ถนนสมเด็จพระเจ้าตากสินเป็น "ถนนสายที่ 1" ในโครงการตัดและขยายถนน 11 สายในจังหวัดธนบุรีและจังหวัดพระนครเพื่อรองรับการก่อสร้างสะพานปฐมบรมราชานุสรณ์ (สะพานพระพุทธยอดฟ้า) เมื่อปี พ.ศ. 2472 ในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัว โดยพระราชกฤษฎีกาว่าด้วยการจัดซื้อที่ดินและอสังหาริมทรัพย์อย่างอื่น เพื่อตัดและขยายถนนฝั่งจังหวัดธนบุรีและจังหวัดพระนคร พ.ศ. 2473 ได้กำหนดแนวเส้นทางถนนสายที่ 1 ไว้ตั้งแต่เชิงสะพานปฐมบรมราชานุสรณ์ ตัดกับถนนสายที่ 2 (ปัจจุบันคือถนนอรุณอมรินทร์และถนนสมเด็จเจ้าพระยา) ถนนสายที่ 3 (ปัจจุบันคือถนนอิสรภาพ) และถนนสายที่ 4 (ปัจจุบันคือถนนอินทรพิทักษ์และถนนลาดหญ้า) แล้วมุ่งตรงต่อไปจนถึงคลองดาวคะนอง

พระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดเกล้าฯ ให้สมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมพระยาดำรงราชานุภาพ ทรงตั้งชื่อถนนสายต่าง ๆ ในโครงการดังกล่าวถวาย สมเด็จฯ กรมพระยาดำรงราชานุภาพ ได้ทรงเสนอชื่อถนนสายที่ 1 ว่า "ถนนพระปกเกล้า" และ "ถนนประชาธิปก"[1] เพื่อเป็นการเฉลิมพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัว (พระนามเดิมคือสมเด็จพระเจ้าลูกยาเธอ เจ้าฟ้าประชาธิปกศักดิเดชน์) ที่ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้สร้างสะพานปฐมบรมราชานุสรณ์ข้ามแม่น้ำเจ้าพระยาและสร้างถนนเชื่อมจังหวัดธนบุรีกับจังหวัดพระนคร เมื่อพระองค์มีพระบรมราชวินิจฉัยแล้วได้โปรดเกล้าฯ พระราชทานชื่อถนนสายนี้ว่า ถนนประชาธิปก[1]

เมื่อเวลาผ่านไประยะหนึ่ง ทางราชการสร้างถนนประชาธิปกไปได้เพียงช่วงสะพานปฐมบรมราชานุสรณ์ถึงทางรถไฟสายแม่กลอง ส่วนช่วงทางรถไฟสายแม่กลองถึงคลองดาวคะนองยังไม่ได้สร้างต่อ จนกระทั่งกรมโยธาเทศบาลได้ตกลงกับเทศบาลนครธนบุรีว่า การสร้างถนนในเขตเทศบาลให้เป็นหน้าที่ของเทศบาล และให้เทศบาลนครธนบุรีรับช่วงตัดถนนสายนี้พร้อมกับถนนสายเลียบแม่น้ำเจ้าพระยา (ปัจจุบันคือถนนเจริญนคร) ถนนสายตลาดพลู-ภาษีเจริญ (ปัจจุบันคือถนนเทอดไทบางส่วนและถนนรัชมงคลประสาธน์) และถนนท่าดินแดงบางส่วน โดยกำหนดให้แล้วเสร็จภายในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2482[2] เทศบาลนครธนบุรีได้เริ่มกรุยทางและถมดินเมื่อเดือนกันยายน พ.ศ. 2481 จนเสร็จเรียบร้อยในเดือนมกราคม ปีเดียวกัน[3] เมื่อได้รอให้ดินยุบตัวพอสมควรแล้วจึงเริ่มงานหินเมื่อเดือนมกราคม พ.ศ. 2482[2]

อนึ่ง เนื่องจากถนนประชาธิปกช่วงทางรถไฟสายแม่กลองถึงคลองดาวคะนองเพิ่งมาสร้างสำเร็จในสมัยหลังการเปลี่ยนแปลงการปกครอง พ.ศ. 2475 ซึ่งสภาพบ้านเมืองได้เปลี่ยนแปลงไปจากแต่ก่อน ประกอบกับรัฐบาลไทยสมัยนั้นมีโครงการจัดสร้างพระบรมราชานุสาวรีย์สมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราชขึ้น ณ กลางวงเวียนใหญ่ ทางราชการจึงเห็นสมควรให้เปลี่ยนชื่อถนนประชาธิปกช่วงดังกล่าวเป็น ถนนสมเด็จพระเจ้าตากสิน เพื่อให้ชื่อถนนสายนี้มีความหมายเกี่ยวเนื่องกับพระบรมราชานุสาวรีย์[2]