Die Potsdamer Chaussee war Teil von Preußens erster befestigter Chaussee, die als Hauptverbindung zwischen den beiden Residenzen Berlin und Potsdam 1792 fertiggestellt wurde. 1933/34 wurde sie verbreitert und ab Höhe Katteweg bis zur Einmündung in die Königstraße unter der Eisenbahnbrücke Wannsee nach Süden verschoben. Die Bebauung der nördlichen Chausseeseite begann erst in den 1920er Jahren, vorher gab es seit ungefähr der zweiten Häfte des 18. Jahrhunderts lediglich den Hönowschen Gutshof (Nr. 33), der bis 1956 bewirtschaftet wurde.

Architektonische Höhepunkte sind die Bauten von Hermann Muthesius, das Haus Freudenberg und Muthesius’ eigenes Wohnhaus, die, wie auch das Chauffeurshaus des Hauses Freudenberg, unter Denkmalschutz stehen. Der mit Eichen bestandene Mittelstreifen ist in ganzer Länge von Zehlendorf bis zum Kleeblatt ein Naturdenkmal. Bereits um 1929 wurde die heute noch bestehende Shell-Tankstelle (Nr. 24) in Betrieb genommen.

Die Nummerierung der Grundstücke an der Nordseite der Potsdamer Chaussee beginnt an der S-Bahnüberführung der Wannseebahn in Schlachtensee (ab Spanische Allee liegt sie auf Nikolasseer Gebiet) und endet mit der Nr. 52 am Kleeblatt. An der Südseite verläuft die Nummerierung gegenläufig zur Nordseite, beginnend mit der Nr. 61 am Kleeblatt.