Longue de 1 230 mètres, la rue de Ménilmontant prolonge la rue Oberkampf après le carrefour du métro Ménilmontant (situé à 54 m d'altitude) aujourd'hui nommé place Jean-Ferrat, et est prolongée par la rue Saint-Fargeau (culminant à 112 m). Elle monte modérément jusqu'à la rue Sorbier (située à 75 m), puis plus abruptement jusqu'à la rue des Pyrénées (à 104 m).
Depuis juin 2006, elle est en sens unique vers la montée pour les voitures, alors que le sens inverse offre une vue panoramique de Paris. Bus, vélos et taxis peuvent descendre la rue de Ménilmontant.
La rue de Ménilmontant est desservie à proximité par les lignes 2 à la station Ménilmontant et 3 bis à la station Saint-Fargeau.
Cette rue provient d'un ancien chemin qui conduisait à un hameau formé autour d'un mesnil ou villa, appelée dans une charte de 1224 mesnolium mali temporis (« mesnil du mauvais temps ») et dans un autre de 1231 mesnilium mautenz appellation transformée vers le XVIe siècle en « Mesnil montant »[1].
Cette voie de l'ancienne commune de Belleville tracée sur le plan de Jouvin de Rochefort de 1672 porta le nom de « chemin du Ménil-Mautemps », « chaussée de Ménilmontant » et « avenue de Ménilmontant ». Un décret du , rapporté le , avait classé cette voie comme « route départementale no 27 ».
Le 23 aout 1944, des combats opposent au niveau de la gare Ménilmontant des FTP et des FFI à des soldats allemands qui escortent un convoi sur la ligne de Petite Ceinture.
Le père de Justin-Marie Lequien (et grand-père de Justin Lequien) fonde dans cette rue en 1835 une école de dessin et de modelage ; le grand-père, le père et le petit-fils ont été sculpteurs.
No 4 : entrée de la salle Graffard, qui abrita des réunions politiques publiques à la fin du Second Empire, auxquelles participa notamment Louise Michel[2].
No 24 : la cité du Labyrinthe. Ouverte sous la Commune, cette cité typique zigzague et relie la rue à la rue des Panoyaux. Certains immeubles sont d'origine.
Du no 28 au no 40 se tenaient des « répartitions » de la coopérative La Bellevilloise. La façade du magasin d’alimentation (no 34), créé en 1903, porte la devise « Chacun pour tous, tous pour chacun[2] ».
No 30 : fondée en 1920, la brasserie La Chope, où le communiste Maurice Thorez tint sa permanence électorale en 1930[2].
Nos 54-56 : petite placette en retrait de la rue. Sur une façade aveugle, Jérôme Mesnager a créé le mur peint La Ronde des p'tits gars de Ménilmontant.
Ancien orphelinat du no 119 vu depuis le jardin du Carré-de-Baudouin.
No 121 : pavillon Carré de Baudouin, classé au patrimoine national[5]. Ancienne folie néo-classique de 1770, rénovée puis rouverte en 2007 par la ville en centre culturel.