Глебучев (или Глебов) овраг занимал важное место на картах Саратова. По одной из версий, название оврага связано с именем саратовского воеводы Михаила Глебова, которому в 1691-1692 годах выделили земли на его левом берегу. В XVIII веке овраг стали называть Глебучевым.

После переноса города на нынешнее место овраг стал естественной преградой для крепости. Вдоль него возвели земляной вал высотой до 4,5 метров и длиной 2245 метров, с башнями по периметру для защиты города. Однако с утратой военного значения города в 1752 году воевода И.А. Казаринов распорядился сравнять вал, и на его месте появилась улица Валовая.

В период с 1977 по 1986 год улица носила имя писателя Константина Федина, но после установки его памятника на набережной Космонавтов, имя Федина присвоили площади, а улице вернули историческое название.

Город разрастался, и дома начали строить по другую сторону оврага, который до середины ХХ века делил город на две части. Овраг тянулся от городского кладбища до Волги, имея множество ответвлений.

В 1773 году через овраг был построен первый мост. В начале XX века через овраг можно было перейти по мостам на улицах Астраханской, Ильинской и других. Каждый мост имел своё название, но сохранилось только название Привалова моста, построенного купцом Приваловым. В 1890 году мост заменили каменной дамбой.

Сегодня мост сохранился только на улице Чернышевского, где по нему ездят троллейбусы и автомобили. Ранее он был деревянным и узким, за что получил название «узенький мост».

Городские овраги изначально были глубже. В XVIII веке жители начали засыпать их, в основном навозом. В начале XIX века, к приезду императора Александра I, всю грязь и мусор также свозили в овраги.

В конце XIX века санитарное состояние Глебучева оврага вызывало беспокойство. Вода, протекавшая из кладбищенской почвы, заражала воздух, способствуя смертности. В овраге проживало около 70 тысяч человек в условиях антисанитарии.

В 1879 году, когда чума приближалась к Саратову, было предписано очистить овраг и выселить жителей, но средств на это не нашлось.

По дну оврага текла речушка, известная как «речка-Вонючка» или «Глебовка», в которую сливались нечистоты. В 1960-е годы её заключили в бетонный коллектор.

В конце 2000-х годов планировалось построить в овраге торгово-развлекательный центр «Июнь», но из-за кризиса 2008 года проект не был реализован.