Ce toponyme a été adopté dans le cadre de l'harmonisation des noms de rues, rendue nécessaire par le regroupement municipal du 1er janvier 2002. Il a été proposé par la Société historique de Charlesbourg afin de rendre hommage à une ancienne famille charlesbourgeoise.

Né à Beauport, Nicolas Giroux (1688-1734) est le fils de Michel Giroux et de Marie-Thérèse Provost ou Prévost. Son grand-père, Toussaint Giroux (1633-1715), arrivé en Nouvelle-France vers 1650, compte parmi les pionniers de Beauport. En 1716, Nicolas épouse Marguerite Blondeau (1697-1776). Le couple s'établit avant 1719 dans le rang Saint-Joseph à Charlesbourg et aura au moins deux enfants. En 1781, le nom Giroux apparaît parmi ceux des familles recensées au Petit Village, l'un des principaux foyers de peuplement de Charlesbourg. Dans la première moitié du 20e siècle, des descendants de cette famille, dont Pierre Giroux et ses fils Philippe et Léopold, vivent encore au Petit Village, le long d'une voie qui deviendra l'avenue Nicolas-Giroux.

Ancien toponyme
L'avenue Nicolas-Giroux portait à l'origine le nom d'avenue Giroux, attribué vers 1960 en l'honneur de Philippe Giroux, l'un des résidants.