Prvé návrhy na výstavbu diaľnice naprieč Československom sa objavili už v 30. rokoch 20. storočia. Prvý projekt z roku 1935 sa volal Národná cesta Plzeň - Košice a príslušná trasa viedla mimo dnešnej oblasti,či miest s vysokou hustotou obyvateľstva, ako je napr. Praha alebo Brno. Trasa mala ísť po ose Plzeň - Příbram - Humpolec - Kroměříž - Zlín - Banská Bystrica - Podbrezová - Dobšiná - Košice o celkovej dĺžke približne 700 km. Alternatívny návrh predložil brnenský región, ktorý navrhoval cestnú magistrálu z Chebu do Chustu. Táto magistrála by z Chebu do Košíc viedla v dvoch vetvách (severná a južná) a ďalej do Chustu už len vo vetve jednej. Nová autostráda bola navrhnutá, ako smerovo rozdelená komunikácia s jazdnými smermi širokými šesť metrov. Tie mal rozdeľovať dvojmetrový trávnatý pás a po oboch stranách vozovky mali byť metrové krajnice. Najmenší polomer zákrut bol 300 metrov a najvyššie dovolené stúpanie 7 percent. Všetky križovatky boli naplánované ako mimoúrovňové, ale technicky sa nezhodovali s dnešnými. Ani jeden z týchto dvoch návrhov nemal podporu príslušných úradov a na ich realizáciu nakoniec nedošlo. Úspešnejší bol Ján Antonín Baťa, autor vizionárskej knihy Budujme štát pre 40 milónov ľudí, ktorý navrhoval trasu Cheb - Veľký Bočkov a na vlastné náklady nechal vypracovať príslušný projekt - navrhol, ako dlho a z akých zdrojov sa bude diaľnica stavať. Trasa sa opäť vyhýbala dôležitým sídlam, ale napriek tomu bola schválená úradmi. Po Mníchovskej dohode a strate pohraničného územia bolo nutné plány prepracovať, pretože zmena pomerov si vynútila aj rýchlu relokáciu všetkých významných centier a vzťahov. Nový návrh trasy Praha - Jihlava a okruhu okolo Prahy bol Zemským úradom v Prahe pripravený v rekordnom čase dvanástich dní. 5. novembra 1938 bolo rozhodnuté o vypracovanie detailných projektov cestnej magistrály Praha - Jihlava - Brno - Zlín - slovenská hranica. 13. januára 1939 bol projekt hotový a schválený. O týždeň neskôr začala stavba (výrubom lesa) na úseku Zástřizly - Lužná, v máji potom na úseku Praha - Humpolec. S dostavbou celej 300 km diaľnice sa počítalo počas neuveriteľných štyroch rokov. Po okupácii Nemeckom boli plány nadrobno pozmenené, ale výstavba pokračovala až do roku 1942, kedy bola po postupnom obmedzovaní definitívne zastavená.
Celkovo sa od roku 1939 do roku 1950 rozostavalo asi 30% diaľnice medzi Prahou a Brnom (60 mostov, 77 km zemného telesa). Stavebné kapacity boli premiestnené na rozsiahle stavby socializmu a diaľnica, ako taká stratila význam. Výstavba bola obnovená až v roku 1967 a 12. júla 1971 bol otvorený prvý diaľničný úsek medzi Prahou a Mirošovicami. Pokračovalo sa takisto aj v smere od Brna, využité bolo nemálo zo stavieb, ktoré vznikli už tesne pred, alebo za vojny. Súvislý diaľničné ťah medzi Brnom a Prahou bol dokončený 7. novembra 1980, kedy bol ako posledný dokončený úsek diaľnice pri Humpolci.
Potom stavebné práce utíchli, pretože hlavný cieľ - spojiť diaľnicou Prahu s Bratislavou (D1 a D2) - bol už splnený a význam začali získavať hlavne nové úseky diaľnice D5. Aj napriek tomu v rokoch 1988 a 1992 boli do prevádzky uvedené dva úseky od Brna až k Vyškovu. Podľa pôvodných plánov mala diaľnica D1 viesť až na Slovensko a končiť na hraniciach s Ukrajinou. Po rozdelení Československa bola trasa D1 ukončená na hraničnom priechode so Slovenskom - Starý Hrozenkov.
