Улица начинается от так называемого «Козьего бугра», на котором расположен Фуксовский сад, пересекает улицы Толстого и Поперечно-Подлужная, проходит под мостом «Миллениум» и заканчивается у изгиба Казанки. Ранее пересекалась с Красноярской и Марийской улицами.
Улица возникла на территории Подлужной слободы, возникшей в конце XVIII века и получила своё название по ней.[3] Подлужная — одна из немногих улиц Казани, никогда не переименовывавшихся в советское время.
До революции 1917 года административно относилась к 3-й полицейской части.[4][5] В первые годы советской власти административно относилась к 3-й части города; после введения в городе административных районов относилась к Бауманскому (до 1935), Бауманскому и Молотовскому (вторая половина 1930-х), Молотовскому (с 1957 года Советскому, 193?–1973) и Вахитовскому (с 1973 года) районам.[6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16]
На 1939 год на улице имелось свыше 70 домовладений: №№ 1–37/47, 41–69 по нечётной стороне и №№ 2–78 по чётной.[17] В середине 1950-х годов часть домов в конце улицы была перенесена в связи с попаданием в зону затопления Куйбышевского водохранилища.[18]
Застройка улицы до конца XX века была преимущественно деревянной; в настоящее время на улице находятся как дома дореволюционной (деревянные и каменные), так и советской («хрущёвки») и постсоветской постройки.
В разное время на улице проживали депутат Государственной думы РИ Алексей Хорват, организатор народного образования Иван Петяев, сенатор, российский консул в Канаде Алексей Чебышёв (дом Банарцева), председатель Казанской губернской земской управы Пётр Геркен, учёный-медик Василий Парин и его дети (Василий и Борис, дом Петяева), председатель Казанского общества трезвости Александр Соловьёв (дом общества трезвости), военный комиссар ТАССР Степан Домолазов, главный режиссёр ТГАТ им. Камала Фарит Бикчентаев, вирусолог Гиффэт Гильманова.[32][33][34][35][36][37]