«Чернышевская» открылась 1 сентября 1958 года в составе второго участка Кировско-Выборгской линии — между станциями «Площадь Восстания» и «Площадь Ленина». Подземный зал спроектировали архитекторы Александр Жук и Самуил Майофис, наземный вестибюль — Александр Гецкин и Валентина Шувалова.

Архитектура станции отражает изменения, происходившие в советском зодчестве во второй половине 1950-х годов. В отличие от богато декорированных станций первой очереди ленинградского метро, оформление «Чернышевской» получилось более сдержанным и лаконичным. Наземный вестибюль представляет собой высокий пятигранный объем с большим витражом на главном фасаде. В кассовом зале размещен рельефный портрет писателя и публициста Николая Чернышевского, в честь которого названа станция.

В октябре 2022 года «Чернышевскую» закрыли на масштабную реконструкцию. В ходе работ были обновлены инженерные системы и внутренние помещения, а вместо трех прежних эскалаторов установлены четыре новых. При реконструкции сохраняли исторический архитектурный облик вестибюля. Станция вновь открылась для пассажиров 13 июля 2024 года.