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 des citoyens et des citoyennes de l'arrondissement. Il rappelle que l'ancien chef des pompiers de Val-Bélair, Robert Dompierre, habitait cette rue.

Anciens toponymes
La rue du Chef portait auparavant le nom de rue de Carillon, adopté le 5 février 1985, lequel avait remplacé celui de rue Carillon, adopté le 9 septembre 1969. Carillon évoque le nom d'un fort de la Nouvelle-France construit en 1756 au sud du lac Champlain, aujourd'hui dans l'État de New York. En 1758, durant la guerre de Conquête, s'y déroula la célèbre bataille de Carillon où l'armée française, dirigée par le marquis de Montcalm, remporta une éclatante victoire contre les Britanniques. À l'origine, cette rue était connue sous le nom de rue des Hêtres, attribué vers 1955. Le hêtre est un genre d'arbres dont une seule espèce est indigène en Amérique du Nord : le hêtre américain ou hêtre à grandes feuilles (Fagus grandifolia).