Data începerii lucrărilor coincide cu un studiu realizat, în perioada 1967 - 1969, de Institutul de Proiectări în Transporturi (IPTANA), studiu dedicat construirii în perspectivă a unei rețele de autostrăzi. România ar fi trebuit să aibă în prezent circa 3.200 kilometri de autostradă, în loc de numai 314 kilometri, dacă ar fi aplicat proiectele elaborate de singurul institut de profil de la acea vreme.

Studiul ține cont de evoluția în perspectivă a traficului până la nivelul anului 1990, dar și de rețeaua de drumuri naționale existente, sau de evoluția economică și creșterea gradului de motorizare. Studiul nu a fost urmat până la capăt deși, pe baza lui, au fost începute, după anii 90, lucrările la Autostrada București - Cernavodă, nici azi terminată, și a fost elaborat studiul pentru Autostrada București - Ploiești, din care s-au inspirat în mare măsură proiectanții actualei autostrăzi București - Ploiești. De asemenea, IPTANA previziona în 1969 și realizarea Autostrăzii Ardeal, actuala Autostradă Transilvania.

Încă din 69, IPTANA a previzionat actualul Coridor IV de Transport Pan-European, de la Constanța la București - Pitești și apoi pe traseul Pitești - Sibiu - Deva - Nădlac. Institutul a susținut începutul lucrărilor la Autostrada București - Pitești, prima autostradă din România.

Amplasată pe coridorul de transport european IV, autostrada are, în prezent, funcționale trei segmente: unul de 128 km care leagă Bucureștiul de Pitești; un alt segment de 17 km care ocolește orașul Sibiu pe la nord (între localitățile Șelimbăr și Șura Mică); și tronsonul Timișoara (Giarmata)-Arad, de 45 km.

Accesul pe autostradă se face prin noduri rutiere, pentru aceasta fiind utilizate benzi de accelerare/decelare, iar viteza maximă admisă este de 120 km/oră. În octombrie 2000, s-a încheiat proiectul de modernizare a autostrăzii, odată cu recepția lucrărilor efectuate de consorțiul italian Federici Astaldi Todini. Finanțarea proiectului a fost asigurată din împrumuturi Banca Europeană de Reconstrucție și Dezvoltare și fonduri alocate de Guvernul României. Proiectul a presupus trei noduri rutiere și zece pasaje superioare noi, reabilitarea a cinci poduri de traversare, precum și amplasarea a 210 km de parapet. Tot în anul 2000, i s-a adăugat un nou tronson de autostradă, care ocolește Piteștiul pe la est, având 15 km lungime, aflat în prelungirea vechiului tronson de la București. Acesta a fost dat în folosință în 20 noiembrie 2007.

În 2005, reparațiile au costat 4 milioane de euro, iar în 2003, alte 14 milioane de euro au fost cheltuite pentru refacerea a 23 de kilometri din autostradă.

În septembrie 2004, la Pitești au început lucrările de extindere a Autostrăzii prin realizarea șoselei de centură din partea de est a orașului, prelungită cu 11 km pentru descongestionarea circulației de pe artera principală care străbate municipiul. Lucrarea de peste 120 milioane de euro a fost realizată de firma italiană ''Astaldi'' și finanțată de la bugetul de stat.

În iunie 2006, licitația pentru contractul de atribuire a lucrărilor de reparații pe austostrada București-Pitești fost câștigată de firma Euro Construct.. Astfel Euro Construct a obținut lucrările de reparații pe tronsonul cuprins între kilometri 23 și 46 contra unei sume de 30 de milioane de euro, după ce în 2005 a mai câștigat o licitație pentru executarea de reparații pe tronsonul 70-90 al autostrăzii București-Pitești.

În anul 2009 au început lucrările la tronsonul de 32 km Timișoara-Arad, fiind încredințate firmelor Astaldi și FCC Construccion. Porțiunea de drum a fost dată în folosință la 17 decembrie 2011.

La 9 aprilie 2011 s-a început lucrul la construcția tronsonului Deva-Orăștie, de către de compania Strabag împreună cu câteva firme asociate, costurile totale fiind estimate la 200 de milioane de euro. Licitația pentru realizarea proiectului a fost câștigată la data de 2 septembrie 2010, după contestarea la CNSC.

La 15 noiembrie 2011, a fost demarat șantierul pentru construcția tronsonului de autostradă dintre Orăștie și Sibiu, în lungime de aproape 82 km. Acest segment a fost împărțit în patru loturi, lucrul începând pe doar primele două dintre acestea, în lungime de aproape 44 km. Primul lot, Orăștie-Sebeș, a fost atribuit firmei Strabag, iar cel de-al doilea lot, Sebeș-Cunța, a fost atribuit asocierii Straco Grup - Studio Corona Civil Engineering. AGERPRES