Ouverte, en 1828, par l'architecte Rougevin qui a loti le quartier de Sablonville. Selon le décret du 18 avril 1929, la ville de Paris a annexé la portion de la zone de servitudes de l'enceinte fortifiée faisant partie du territoire de Neuilly-sur-Seine. Ces terrains furent inclus dans le XVIIe arrondissement. Puis la construction du boulevard périphérique isola de cet arrondissement les immeubles qui le bordent, et c'est ainsi que l'extrémité de la rue de Chartres se termine en rue de Dreux. Elle va de l’avenue du Roule à la rue de Dreux, sur le XVIIe arrondissement de Paris.
Ce nom fut donné parce que le fils aîné du duc d'Orléans était le duc de Chadies. Louis-Philippe fut duc de Chartres tant que vécut son père : Louis-Philippe Joseph d'Orléans, dit Philippe Égalité, régicide de la 4e Maison d'Orléans. En 1793, à la mort de celui-ci, le futur roi des Français devint duc d'Orléans, et son fils aîné, Ferdinand Philippe, né en l'année 1810, reçut à son tour le titre de duc de Chartres. C'est donc du titre que portait le fils aîné du duc d'Orléans, que cette rue reçut sa dénomination actuelle, pour honorer l'empreinte de cette famille sur Neuilly.