La estación de Callao toma su nombre de la plaza del Callao, situada justo encima de la parada en el centro de Madrid. La ficha histórica de Metro de Madrid explica que la estación atraviesa la plaza y que el topónimo conmemora una batalla marítima frente a la costa de Perú.
El hecho histórico que hay detrás del nombre es el Combate del Callao, librado el 2 de mayo de 1866. Una escuadra española al mando del brigadier Casto Méndez Núñez atacó el puerto peruano fortificado de El Callao durante el conflicto hispano-sudamericano, también conocido como Guerra de las islas Chincha. El nombre conserva así en el mapa cotidiano del Metro una memoria naval e imperial del siglo XIX.
La denominación de la plaza llegó muy poco después del combate. La Revista General de Marina indica que el Ayuntamiento de Madrid acordó el 13 de junio de 1866 llamar Plaza del Callao a la futura plaza situada al final de la calle del Carmen. Una publicación educativa municipal también relaciona el nombre con las obras de 1866 en torno a la antigua plazuela de San Jacinto y con la ampliación de la calle de Preciados.
La estación llegó bastante más tarde. La documentación histórica de Metro fecha la estación de Callao de la línea 3 en la ampliación Sol-Argüelles de 1941, y la estación de la línea 5 en 1968, dentro del primer tramo Carabanchel-Callao. Esa llegada de la línea 5 convirtió Callao en uno de los intercambiadores centrales del entorno de Gran Vía, Preciados, Carmen y Jacometrezo.
El origen del nombre está claro, pero la historia militar que lo sostiene debe contarse con matices. Las fuentes españolas suelen presentar el combate como una victoria o una hazaña de la Escuadra del Pacífico, mientras que la memoria peruana considera el 2 de mayo una defensa exitosa y una consolidación de la independencia. Para la etimología de la estación, lo esencial no es decidir el vencedor, sino reconocer que el nombre de la plaza fue una conmemoración madrileña inmediata de aquella batalla naval discutida.