ถนนเทพรักษ์ตัดขึ้นตามพระราชกฤษฎีกากำหนดเขตที่ดินในบริเวณที่ที่จะเวนคืน เพื่อสร้างทางหลวงเทศบาล สายเชื่อมระหว่างถนนพหลโยธินกับถนนรัตนโกสินทร์สมโภช[4] พ.ศ. 2541 โดยมีจุดประสงค์เพื่อบรรเทาปัญหาการจราจรในพื้นที่เขตบางเขน เขตสายไหม และบริเวณใกล้เคียง โดยจะช่วยกระจายการจราจรจากถนนสายหลักอย่างถนนพหลโยธินและถนนรามอินทราสู่ถนนโครงการสายนี้รวมทั้งถนนรัตนโกสินทร์สมโภช ถนนวัชรพล และถนนสายไหม นอกจากนี้ยังเป็นการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานเพื่อรองรับการขยายตัวทางเศรษฐกิจและสังคมในอนาคต อย่างไรก็ตาม กฎหมายดังกล่าวได้หมดอายุบังคับใช้ไปก่อนที่กรุงเทพมหานครจะสำรวจแนวเขตที่ดินที่จะเวนคืนให้แล้วเสร็จ จึงได้ออกพระราชกฤษฎีกาเดียวกันอีกครั้งในปี พ.ศ. 2545

ต่อมา โครงการถนนสายเชื่อมระหว่างถนนพหลโยธินกับถนนรัตนโกสินทร์สมโภชกลายเป็นหนึ่งในโครงการก่อสร้างถนนและอุโมงค์ทางลอด 16 โครงการของสำนักการโยธา กรุงเทพมหานคร ที่ถูกกรมสอบสวนคดีพิเศษเข้าสอบสวนเมื่อปี พ.ศ. 2549 หลังจากเกิดความไม่โปร่งใสในขั้นตอนการประมูลงานก่อสร้าง ทำให้กรุงเทพมหานครต้องยกเลิกการประมูลและชะลอโครงการไป[5] จากนั้นจึงพิจารณาตั้งโครงการขึ้นมาใหม่และเปิดประมูลในช่วงปี พ.ศ. 2551 แม้จะได้ผู้ชนะการประมูลรายใหม่แล้ว แต่ขณะนั้นเป็นช่วงที่ราคาน้ำมันปรับตัวสูง ส่งผลให้ราคาวัสดุก่อสร้างปรับตัวสูงตามไปด้วย จึงมีการเจรจาต่อรองเรื่องราคางานระหว่างผู้รับเหมากับกรุงเทพมหานครยืดเยื้อเป็นเวลานาน[6] กว่าผู้รับเหมาจะลงพื้นที่ก่อสร้างถนนได้จริงเวลาก็ล่วงมาจนถึงเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2553 โดยในครั้งแรกมีกำหนดแล้วเสร็จในปี พ.ศ. 2555[7] แต่ยังคงประสบปัญหาเรื่องการเวนคืนที่ดิน การรื้อย้ายระบบสาธารณูปโภค และอุทกภัยเมื่อปี พ.ศ. 2554 จึงต้องขยายเวลาก่อสร้างออกไปอีกเรื่อย ๆ ในที่สุดจึงแล้วเสร็จและสามารถเปิดการจราจรในวันที่ 23 ธันวาคม พ.ศ. 2558[8]

ในวันที่ 31 พฤษภาคม พ.ศ. 2559 คณะกรรมการกลางตั้งชื่อถนน ตรอก ซอย วงเวียน ทางแยก คลอง สะพาน และสถานที่สำคัญในเขตกรุงเทพมหานคร ซึ่งประกอบด้วยรองปลัดกรุงเทพมหานคร ร่วมกับผู้แทนจากสำนักการโยธา สำนักการจราจรและขนส่ง สำนักการระบายน้ำ และสำนักงานเขตที่เกี่ยวข้องของกรุงเทพมหานคร รวมทั้งผู้แทนสำนักงานราชบัณฑิตยสภาและกรมศิลปากร ได้พิจารณาและอนุมัติให้ตั้งชื่อถนนสายเชื่อมระหว่างถนนพหลโยธินกับถนนสุขาภิบาล 5 (รัตนโกสินทร์สมโภชเดิม) อย่างเป็นทางการว่า "ถนนเทพรักษ์" ซึ่งมีความหมายว่า ถนนที่มีเทพยดาปกปักรักษาคุ้มครอง ทำให้ผู้ใช้ถนนดังกล่าวปลอดภัย[9]