Tuyến đường cao tốc HLD được Bộ GT-VT phê duyệt đầu tư dự án vào năm 2007, chia làm 2 giai đoạn xây dựng. Giai đoạn 1 xây dựng với quy mô 4 làn xe cho cả đường và cầu; phần đường có thêm 2 làn dừng khẩn cấp. Giai đoạn 2, đoạn từ An Phú - Long Thành sẽ mở rộng lên 8 làn xe cho cả đường và cầu, đoạn từ Long Thành - Dầu Giây sẽ mở rộng lên 6 làn xe. Năm 2014, tuyến đường đưa vào sử dụng đoạn TPHCM - Long Thành và năm 2015 thông xe toàn tuyến.
Theo số liệu thống kê từ Công ty cổ phần Dịch vụ kỹ thuật đường cao tốc Việt Nam (VEC E), lưu lượng phương tiện trên tuyến cao tốc HLD đang tăng lên từng ngày. Cụ thể năm 2015, VEC E đã phục vụ gần 10 triệu lượt phương tiện, đến năm 2018 con số đó là gần 15 triệu lượt, tức tăng 50% so với 3 năm trước và trong quý 1-2019, đường cao tốc HLD đã phục vụ hơn 4 triệu lượt xe, tăng hơn khoảng 14% so cùng kỳ năm 2018.
Trong 3 tháng đầu năm 2019 đã xảy ra 22 vụ ùn ứ giao thông, trong đó có 16 vụ xảy ra trên đoạn thuộc hướng Long Thành - TPHCM.
