Nommée d'après le chanteur et auteur-compositeur Serge Gainsbourg (1928-1991).
Gainsbourg a écrit Le Poinçonneur des Lilas, sur un poinçonneur de la station Porte des Lilas, à deux arrêts d'ici. Le maire des Lilas a proposé ce nom avec l'accord de Jane Birkin, ancienne compagne de Gainsbourg. La station a ouvert en 2024 sur le prolongement de la ligne 11.