La rue Gay-Lussac est une voie située dans le quartier du Val-de-Grâce du 5e arrondissement de Paris.
La rue Gay-Lussac est desservie par le RER B à la gare du Luxembourg.
Elle porte le nom du chimiste français Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850).
Un décret impérial du a déclaré d'utilité publique l'ouverture d'une rue allant du Luxembourg à la jonction des rues Mouffetard et du Fer-à-Moulin. Cette rue fut percée la même année de l’avenue des Gobelins au boulevard Saint-Michel dans le cadre des travaux d’urbanisme d’Haussmann pour doubler à l’ouest de la Montagne Sainte-Geneviève, en complément de la rue Monge sur le flanc opposé de cette colline, l’axe historique de la route d’Italie à l’île de la Cité par les étroites rues Mouffetard, Descartes, de la Montagne Sainte-Geneviève et Galande.
Cette nouvelle voie absorbe une partie des rues Royer-Collard, Sainte-Catherine, Saint-Jacques et l'impasse Saint-Dominique.
En vertu d'un décret impérial du , cette voie a reçu la dénomination de « rue Gay-Lussac ».
La partie de la rue Gay-Lussac de la place Pierre-Lampué à l’avenue des Gobelins fut renommée rue Claude-Bernard en 1881. Des fouilles menées par l'Institut national de recherches archéologiques préventives (INRAP), au no 64 de la rue et au 3, rue des Ursulines, durant l'automne 2002, ont mis au jour dans les couches les plus profondes quelques vestiges gallo-romains datant des Ier et IIe siècles, notamment des piles de l'aqueduc d'Arcueil contournant la montagne Sainte-Geneviève.
Parmi les figures de la rue Gay-Lussac, le peintre naïf Ferdinand Desnos y fut concierge d'immeuble.
Cette rue a été le théâtre des principaux affrontements entre manifestants et forces de l'ordre (CRS) au cours des évènements de mai 1968.
Le domicile de Wanda Wojnarowska est situé dans cette rue lors de sa mort
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