Ausfallstraße durch die Antonstadt (Äußere Neustadt) und durch Loschwitz, als Bautzner Landstraße über den Weißen Hirsch und Bühlau weiterführend.
Sie war Teil der alten Radeberger Straße vom Schwarzen Tor über die obere Prießnitzbrücke zum Fischhaus in der Dresdner Heide. Stärker befahren war ursprünglich jedoch die elbnahe „Stolpener Straße“. Sie führte über die untere Prießnitzbrücke und stieg zum Meisenberg auf und wurde 1783/86 vom Linckeschen Bad an zum Schutz vor Hochwasser höhergelegt. Der Abschnitt vom Schwarzen Tor bis zum Gasthof „Zum Goldenen Löwen“ und die anschließende spätere Holzhofgasse wurden Mitte des 18. Jh. Neue Straße, später Bautzner Straße genannt. Ab 1855 wurde zwischen Innerer (in Antonstadt) und Äußerer B. (in Loschwitz, ab 1859 Schillerstraße) unterschieden. Nach der Eingemeindung von Loschwitz 1921 wurde der gesamte Straßenzug B. genannt.
An der Straße sind bedeutende Villenbauten erhalten. Die Villa Nr. 17 nahe dem Albertplatz (heutige Form von
1887) wurde 1994 restauriert. Zu den großen, mit elbseitigen Gärten ausgestatteten Villen am Rande des Preußischen Viertels zählt die Nr. 96 auf dem ehemaligen Vorwerk von Camillo Marcolini (um 1854, Figuren von Franz Pettrich).
Im Haus Nr. 107 gründete Mary Wigman 1920 eine Tanzschule.
Die Kronenapotheke am Beginn der B. ist die älteste noch erhaltene Apotheke Dresdens. 1846 wurde nahe dem Prießnitzübergang die Diakonissenanstalt angesiedelt, ihr gegenüber wurde 1880 Pfunds Molkerei gegründet. Die Anhöhe am Waldschlösschen mit einem Pavillon aus den 30er Jahren des 20. Jh. zählt zu den bekannten Dresdner Aussichtspunkten. Auf den Elbwiesen am Fuße der 1838 eröffneten Waldschlösschenbrauerei fand das Deutsche Sängerbundesfest 1865 statt. In der Nähe wurde 1820 Gerhard von Kügelgen Opfer eines Raubmordes. Am ansteigenden Teil der B. entlang der Dresdner Heide bis zur Mordgrundbrücke befinden sich mit ausgedehnten Parkanlagen Schloss Albrechtsberg, die Villa Stockhausen und Schloss Eckberg. Zu Zeiten der DDR war der Name Bautzner Straße Synonym für den Staatssicherheitsdienst, dessen Bezirks- und Kreisverwaltung mit Untersuchungshaftanstalt sich über das elbseitige Areal zwischen Waldschlösschenpavillon und Saloppe erstreckte. Die Einrichtungen wurden Ende 1989 unter Mitwirkung der Bürgerbewegung aufgelöst, die Gebäude dienen seitdem unterschiedlichsten zivilen Zwecken.