Улица получила название 22 января 1954 года в честь известного деятеля немецкого и международного движения рабочих и крестьян Эрнста Тельмана. Изначально она включила в себя новый район частной застройки, расположенный за Комсомольским парком, и большую часть улицы Однолички. Здесь улица заняла территорию от начала Однолички у пересечения с улицей Ленина до современной площади Героев. Однако в 1961 году этот участок был включен в состав снова образованной улицы Гагарина.
Нечетная сторона улицы начинается Евдокиевским кладбищем. Оно расположилось между домом №3 улицы Тельмана и домом №70а улицы Гагарина. Первые захоронения датируются ХІХ веком, в то время здесь находилось кладбище от Христорождественского собора. Свое название оно получило благодаря построенной в 1817 году церкви Святой Преподобномученицы Евдокии. Кладбище росло, на сегодняшний день его площадь составляет более 20 тысяч м2. На протяжении 1965 — 1968 годов на территории кладбища был возведен мемориал памяти воинов Великой Отечественной войны. Сегодня кладбище не используется. Оно является исторической достопримечательностью района, поэтому здесь часто можно встретить туристов.
В доме №3 находится гостиница «Жемчуг», где уставшего путника ждут уютные, комфортабельные номера и вежливый персонал. Также в этом здании работает стоматологическая клиника, где оказываются все виды стоматологических услуг, включая стоматологию для беременных и детей.
В доме №19 размещен популярный в Липецке культурно-развлекательный центр «Солярис». Он объединяет современный 3-зальный кинотеатр «Солярис-Киномир», ресторан-трактир «Елки-Палки» и ночной клуб, который является самым лучшим в городе.
Четная сторона улицы Тельмана застроена многоэтажными домами. Здесь постоянно ведется строительство современных жилых комплексов, а потому все желающие могут присмотреть сравнительно недорогое жилье. Однако пока большую часть оставшейся застройки составляют частные дома, которые вплотную примыкают к территории Быханова сада. В будущем планируется эти частные застройки сносить, а жителям выделять квартиры в строящихся многоэтажных домах.
На улице много продовольственных магазинов, в которых представлен широкий ассортимент колбас, полуфабрикатов, рыбы, огромный выбор кондитерских изделий.
Заканчивается улица Тельмана промышленной зоной, где размещены различные предприятия: базы, торговые и сельскохозяйственные учреждения, автохозяйства.
