ในยุคสมัยเริ่มแรกของการก่อสร้างทางหลวง กรมทางหลวงนิยมที่จะนำชื่อหรือนามของบุคคลที่มีความสำคัญในสายทางนั้นๆ มาใช้เพื่อเรียกขาน ถนนหรือสะพาน เช่น ถนนวิภาวดีรังสิต สะพานสารสิน เป็นต้น ซึ่งต่อมาเมื่อระบบทางหลวงได้มีการพัฒนาเป็นโครงข่ายในระดับประเทศ จึงทำให้การเรียกชื่อดังกล่าว อาจก่อให้เกิดการสับสนและไม่สามารถระบุพิกัด ตำแหน่ง ของสายทางนั้นได้อย่างชัดเจนและรวดเร็ว เหมาะสมกับปริมาณโครงข่ายทางหลวงที่เกิดขึ้น
ดังนั้น จึงได้มีการริเริ่มนำ “ระบบหมายเลขทางหลวง” มาใช้ในการกำกับเรียกขานเพื่อแสดงที่ตั้งของทางหลวงในความควบคุมของกรมทางหลวง อันได้แก่ ทางหลวงพิเศษ ทางหลวงแผ่นดิน และทางหลวงสัมปทาน โดยแต่ละหมายเลขที่ใช้กำกับทางหลวงมีความหมายดังนี้
ทางหลวงที่ขึ้นต้นด้วยหมายเลข 1 แสดงว่าเป็นทางหลวงที่มีที่ตั้งอยู่ในภาคเหนือ
ทางหลวงที่ขึ้นต้นด้วยหมายเลข 2 แสดงว่าเป็นทางหลวงที่มีที่ตั้งอยู่ในภาคตะวัน ออกเฉียงเหนือ
ทางหลวงที่ขึ้นต้นด้วยหมายเลข 3 แสดงว่าเป็นทางหลวงที่มีที่ตั้งอยู่ในภาคกลาง ตะวันออก และภาคใต้ตอนบน
ทางหลวงที่ขึ้นต้นด้วยหมายเลข 4 แสดงว่าเป็นทางหลวงที่มีที่ตั้งอยู่ในภาคใต้
ซึ่งระบบหมายเลขทางหลวงดังกล่าวได้กำหนดให้ใช้ตัวเลขจำนวน 4 หลัก ในการเรียกขานอ้างอิงทางหลวง โดยได้จำแนกทางหลวงออกเป็น 4 ระดับย่อยดังนี้
1. ทางหลวงหมายเลข 1 หมายถึง ทางหลวงหลักที่เชื่อมต่อระหว่างกรุงเทพมหานครไปยังภูมิภาคหลักของประเทศไทย อันได้แก่ ภาคเหนือ ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ภาคกลาง และภาคใต้ ซึ่งสามารถจำแนกย่อยได้อีกเป็น 2 กลุ่ม คือ ทางหลวงแผ่นดิน และทางหลวงพิเศษ โดยมีรายละเอียดดังนี้
ทางหลวงแผ่นดิน หมายถึงทางหลวงแผ่นดินสายประธานเชื่อมการจราจรระหว่างภาคต่อภาค ในปัจจุบันมีอยู่ 4 สาย คือ
ทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 1 (ถนนพหลโยธิน) จากกรุงเทพฯ-แม่สาย(เขตแดน)
ทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 2 (ถนนมิตรภาพ) จากสระบุรี-หนองคาย (เขตแดน)
ทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 3 (ถนนสุขุมวิท) จากกรุงเทพฯ-ตราด
ทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 4 (ถนนเพชรเกษม) จากกรุงเทพฯ-อ.สะเดา จ.สงขลา
ทางหลวงพิเศษระหว่างเมือง กรมทางหลวงได้พิจารณากำหนดระบบหมายเลขทางหลวงพิเศษระหว่างเมือง
ให้เป็นระบบหมายเลขทางหลวงใหม่ โดยมีหลักเกณฑ์ในการจัดทำระบบหมายเลขทางหลวงเป็น 2 ประเภท ดังนี้.-
ทางหลวงพิเศษ กรมทางหลวงได้พิจาณากำหนดระบบหมายเลข ให้เป็นระบบหมายเลขทางหลวงใหม่ โดยมีหลักเกณฑ์ในการจัดระบบหมายเลขทางหลวงพิเศษ เป็นดังนี้
ทางหลวงหมายเลข 5 คือ โครงข่ายทางหลวงพิเศษที่เชื่อมต่อจาก กรุงเทพมหานคร ไปยังภาคเหนือ และโครงข่ายทางหลวงพิเศษในพื้นที่ภาคเหนือ จะมีหมายเลขทางหลวงนำหน้าด้วยหมายเลข 5
ทางหลวงหมายเลข 6 คือ โครงข่ายทางหลวงพิเศษที่เชื่อมต่อจาก กรุงเทพมหานคร ไปยังภาคตะวันออกเฉียงเหนือ และโครงข่ายทางหลวงพิเศษในพื้นที่ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ จะมีหมายเลขทางหลวงนำหน้าด้วยหมายเลข 6
ทางหลวงหมายเลข 7 คือ โครงข่ายทางหลวงพิเศษที่เชื่อมต่อจาก กรุงเทพมหานคร ไปยังภาคตะวันออก และโครงข่ายทางหลวงพิเศษในพื้นที่ภาคตะวันออก จะมีหมายเลขทางหลวงนำหน้าด้วยหมายเลข 7
ทางหลวงหมายเลข 8 คือ โครงข่ายทางหลวงพิเศษที่เชื่อมต่อจาก กรุงเทพมหานคร ไปยังภาคใต้ และโครงข่ายทางหลวงพิเศษในพื้นที่ภาคใต้ จะมีหมายเลขทางหลวงนำหน้าด้วยหมายเลข 8
ทางหลวงหมายเลข 9 คือ ถนนวงแหวนรอบนอกกรุงเทพมหานคร และโครงข่ายทางหลวงพิเศษบริเวณรอบนอกกรุงเทพมหานครและปริมณฑล จะมีหมายเลขทางหลวงนำหน้าด้วยหมายเลข 9
2. ทางหลวงหมายเลข 2 หลัก หมายถึง ทางหลวงแผ่นดินสายประธานตามภาคต่าง ๆ ที่มีลักษณะโครงข่ายเชื่อมต่อกับทางหลวงหมายเลข 1 หลักผ่านพื้นที่สำคัญหลายจังหวัดเชื่อมต่อกันเป็นระยะทางยาวและมีลักษณะกระจายพื้นที่ให้บริการของทางหลวง จากหมายเลข 1 หลัก ออกสู่พื้นที่ทั่วประเทศอย่างเหมาะสม เช่นทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 22 สายอุดรธานี-นครพนม เป็นต้น
3. ทางหลวงที่มีหมายเลข 3 หลัก หมายถึง ทางหลวงแผ่นดินสายรองประธาน ที่มีลักษณะโครงข่ายเชื่อมต่อกับทางหลวงหมายเลข 1 หลัก หรือ 2 หลัก เข้าสู่สถานที่สำคัญของจังหวัด หรืออาจจะไม่ผ่านพื้นที่สำคัญแต่มีลักษณะเชื่อมต่อเป็นโครงข่ายที่ดี สามารถกระจายพื้นที่ให้บริการทางหลวงออกสู่พื้นที่ย่อย หรือเป็นทางลักษณะขนานกับแนวชายแดนต่อเนื่องกันเป็นระยะทางยาวเพื่อเป็นการสนับสนุนภารกิจของทหารในความมั่นคงของชาติ เช่น ทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 202
สายชัยภูมิ- เขมราฐ เป็นทางหลวงแผ่นดินสายรองประธานในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ หรือทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 314 สายบางปะกง- ฉะเชิงเทรา เป็นทางหลวงแผ่นดินสายรองประธานในภาคกลาง เป็นต้น
4. ทางหลวงที่มีหมายเลข 4 หลัก หมายถึง ทางหลวงแผ่นดินที่เชื่อมระหว่างจังหวัด กับอำเภอ หรือสถานที่สำคัญ
ของจังหวัดนั้น ในลักษณะการกระจายพื้นที่ให้บริการทางหลวงออกสู่พื้นที่ย่อย แต่ไม่ได้เชื่อมต่อเป็นโครงข่ายระยะทางยาว เช่น ทางหลวงหมายเลข 1001 สายแยกทางหลวงหมายเลข 11(เชียงใหม่) - อ.พร้าว เป็นทางหลวงในภาคเหนือ หรือทางหลวงหมายเลข 4006 สาย แยกทางหลวง หมายเลข 4 (ราชกรูด)-หลังสวนเป็นทางหลวงในภาคใต้ เป็นต้น
ปัจจุบันระบบหมายเลขทางหลวงเอเชีย/อาเซียนในประเทศที่อยู่ในความควบคุมของกรมทางหลวง มีจำนวนทั้งสิ้น 12 เส้นทาง ระยะทางรวมกันทั้งสิ้นยาวประมาณ 6,692.50 กิโลเมตร แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ ระบบหมายเลขทางหลวงเอเชีย มีจำนวน 9 เส้นทาง เป็นทั้งทางหลวงเอเชียและทางหลวงอาเซียน ระยะทางยาวประมาณ 5,457.50 กิโลเมตร และระบบหมายเลขทางหลวงอาเซียน มีจำนวน 3 เส้นทาง เป็นทางหลวงอาเซียนเพียงอย่างเดียว ระยะทางยาวประมาณ 1,235.00 กิโลเมตร และมีรายละเอียดของโครงข่ายของระบบหมายเลขทางหลวงเอเชีย/อาเซียน ในประเทศไทย เป็นดังนี้
1. ระบบหมายเลขทางหลวงเอเชีย
โครงข่ายทางหลวงเอเชีย เดิมใช้ระบบหมายเลขทางหลวงด้วยสัญลักษณ์ที่นำหน้าด้วยอักษรภาษาอังกฤษตัว พิมพ์ใหญ่ “A” ตามด้วยเลขอารบิคของหมายเลขทางหลวงเอเชีย เช่น A1, A2, เป็นต้น ต่อมาได้ มีการเปลี่ยนแปลงทางด้านโครงข่ายและสัญลักษณ์ที่ใช้เรียกชื่อโครงข่ายทางหลวงเอเชียใหม่ เป็นสัญลักษณ์ที่นำหน้าด้วยด้วยอักษรภาษาอังกฤษตัวพิมพ์ใหญ่ “AH” ตามด้วยเลขอารบิคของหมายเลขทางหลวงเอเชีย เช่น AH 1, AH 2 เป็นต้น โดยได้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างเป็นทางการขึ้น เมื่อประเทศไทยได้ร่วมลงนามความตกลงระหว่างรัฐบาลว่าด้วยโครงข่ายทางหลวงเอเชีย เมื่อวันที่ 26 เมษายน พ.ศ. 2547 ณ นครเซี่ยงไฮ้ ในคราวประชุมคณะกรรมาธิการของเอสแคป สมัยที่ 60 ซึ่งโครงข่ายทางหลวงเอเชียที่อยู่ในประเทศไทย ปัจจุบันมีจำนวน 9 โครงข่าย ได้แก่ AH 1, AH 2, AH 3, AH 12, AH 13, AH 15, AH 16, AH 18 และ AH 19 รวมระยะทางยาว 5,457.50 กิโลเมตร
2. ระบบหมายเลขทางหลวงอาเซียน
โครงข่ายทางหลวงอาเซียน ได้มีการริเริ่มขึ้นเมื่อประมาณ ปี พ.ศ. 2540 ต่อมาได้มีการลงนามในบันทึกความเข้าใจระดับรัฐมนตรี ว่าด้วยโครงการพัฒนาโครงข่ายทางหลวงอาเซียน (Ministerial Understanding on the Development of ASEAN Highway Network Proiject - MU) ที่ประเทศสมาชิกกลุ่มอาเซียนได้ร่วมลงนามในการประชุมรัฐมนตรีขนส่งอาเซียน (ASEAN Transport Minister - ATM) ครั้งที่ 5 กรุงฮานอย ประเทศเวียดนาม เมื่อวันที่ 16 กันยายน พ.ศ. 2542 โดยมีคณะทำงานย่อยด้านทางหลวงอาเซียนที่มีประเทศไทยโดยกรมทางหลวงเป็นประธาน จากการศึกษาพัฒนาโครงข่ายทางหลวงอาเซียนมีโครงข่ายบางส่วนซ้อนทับกับโครงข่ายทางหลวงเอเชีย จึงกำหนดให้ระบบหมายเลขทางหลวงอาเซียนสอดคล้องกับระบบหมายเลขทางหลวงเอเชีย คือใช้นำหน้าด้วยอักษรภาษาภาษาอังกฤษตัวพิมพ์ใหญ่ “AH” ตามด้วยเลขอารบิคของหมายเลขทางหลวงอาเซียน ซึ่งได้รับการรับรองจากที่ประชุมอาวุโสของอาเซียน (STOM) ครั้งที่ 21 เมื่อวันที่ 17 – 18 พฤษภาคม พ.ศ. 2549 ณ จังหวัดเชียงใหม่ ปัจจุบันมีโครงข่ายทางหลวงอาเซียนที่อยู่ในประเทศไทย จำนวน 12 โครงข่ายมีแนวเส้นทางซ้อนทับกับทางหลวงเอเชีย จำนวน 9 โครงข่าย และมีแนวโครงข่ายอิสระอีก 3 โครงข่าย ได้แก่ AH 112, AH 121 และ AH 123 รวมระยะทางยาวประมาณ 1,235.00 กิโลเมตร
ดังนั้นระบบหมายเลขทางหลวงเอเชีย/อาเซียนในปัจจุบัน ใช้สัญลักษณ์ที่นำหน้าด้วยอักษรภาษาอังกฤษตัวพิมพ์ใหญ่ “AH” ตามด้วยเลขอารบิคของหมายเลขทางหลวงเอเชีย/อาเซียน ในประเทศไทยมีจำนวน 12 โครงข่าย โดยโครงข่ายหมายเลข “AH” ตามด้วยเลขอารบิค 1 หลัก และ 2 หลัก จำนวน 9 โครงข่าย มีสถานะเป็นทั้งทางหลวงเอเชียและอาเซียน รวมระยะทางยาวประมาณ 5,457.50 กิโลเมตร และโครงข่ายหมายเลข “AH” ตามด้วยเลขอารบิค 3 หลัก จำนวน 3 โครงข่าย มีสถานะเป็นเฉพาะทางหลวงอาเซียน รวมระยะทางยาวประมาณ 1,235.00 กิโลเมตร
