Проходит по восточной границе 1267, 1268, 1269 кварталов Даниловского района. Проходит от 3-го Дербеневского переулка (на севере) до стыка Дербеневской и Павелецкой набережных (на юге), улица лежит между Дербеневской набережной (с востока) и Летниковской улицей (с запада). Дербеневская улица имеет пересечения с 9 проездами, открытыми для движения автотранспорта: Дербеневская набережная, 1-й и 3-й Дербеневские переулки, Жуков проезд, 3-й и 4-й Кожевнические переулки, улица Кожевнический Вражек, Павелецкая набережная, 1-й Павелецкий проезд.
Название дано по урочищу Дербеневка, упоминавшемуся в XIV в. Версии происхождения этого названия возводит его к встречающемуся в письменных источниках XVII в. термину «дерба», «дербина» — «залежь; заросшая пашня, с которой срезается (сдирается) верхний слой; пашня; заросшая лесом или кустарником; понижение, занятое луговой растительностью, кочкарником».
В XVII в. образуется Кожевенная слобода, в черту которой попадает урочище Дербеневка. Дербеневская улица (именуемая до XVIII в. Дербенской, позже, в XIX в., — Дербеновской) стала одной из центральных улиц слободы.
Недалеко от улицы находится железнодорожная станция Москва-Товарная-Павелецкая Павелецкого направления МЖД, а в будущем МЦД-5
Севернее пересечения Дербеневской ул. с Жуковым пр. предположительно расположен задел под станцию «Дербеневская» в перегоне «Павелецкая» — «Автозаводская» Замоскворецкой линии. Неоткрытая промежуточная станция имеет недостроенный наклон. В настоящее время строительство станции не входит в планы Московского метрополитена.