ตามที่คณะรัฐมนตรีได้มีมติเมื่อวันที่ 22 เมษายน 2540 ให้ความเห็นชอบแผนแม่บทการก่อสร้างทางหลวงพิเศษ ระหว่างเมือง จำนวน 13 เส้นทาง ระยะทาง 4,150 กิโลเมตร ซึ่งต่อมากรมทางหลวงได้ปรับปรุงแผนแม่บทการพัฒนาโครงข่ายทางหลวงพิเศษระหว่างเมืองระยะ 20 ปี ฉบับใหม่ พ.ศ. 2560– 2579 โครงการทางหลวงพิเศษระหว่างเมืองหมายเลข 5 สายทางยกระดับอุตราภิมุข ช่วงรังสิต – บางปะอิน เป็นหนึ่งในโครงการเร่งด่วนตามแผนพัฒนาระยะ10 ปีแรก (พ.ศ. 2560 – 2569) โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโครงข่ายคมนาคมและรองรับปริมาณจราจรที่เพิ่มขึ้นในอนาคตโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาโครงข่ายเพื่อช่วยแก้ไขปัญหาสภาพการจราจรติดขัดด้านทิศเหนือของกรุงเทพมหานคร ในแนวทางหลวงหมายเลข 1 (ถนนพหลโยธิน) โดยเฉพาะช่วงเวลาเร่งด่วนเช้าและเย็น รวมถึงเป็นการเพิ่มโครงข่ายถนนสายหลักตอนบนของกรุงเทพมหานครกับจังหวัดใกล้เคียง ได้แก่ ปทุมธานี พระนครศรีอยุธยา รองรับการจราจร ที่เดินทางระหว่างภาค (ภาคเหนือ ภาคกลางและภาคตะวันออกเฉียงเหนือ) มายังกรุงเทพมหานคร และในอนาคตเมื่อโครงการทางหลวงพิเศษระหว่างเมืองหมายเลข 6 สายบางปะอิน – นครราชสีมา ก่อสร้างแล้วเสร็จ โครงการทางหลวงพิเศษระหว่างเมืองหมายเลข 5 สายทางยกระดับอุตราภิมุข ช่วง รังสิต – บางปะอิน จะมีส่วนสำคัญอย่างยิ่งในการเชื่อมต่อการเดินทางจากใจกลางกรุงเทพมหานครไปสู่ภาคตะวันออกเฉียงเหนือได้โดยตรง ช่วยให้การเดินทางมีความสะดวก รวดเร็ว และปลอดภัย รวมถึงสนับสนุนกิจกรรมโลจิสติกส์และเศรษฐกิจโดยรวมของประเทศ
กรมทางหลวงจึงได้ว่าจ้างบริษัทที่ปรึกษาเพื่อศึกษาและวิเคราะห์ความเหมาะสมของแนวทางให้เอกชนร่วมลงทุนในโครงการทางหลวงพิเศษระหว่างเมืองหมายเลข 5 สายทางยกระดับอุตราภิมุข ช่วงรังสิต – บางปะอิน โดยรายงานผลการศึกษาตามมาตรา 22 พ.ร.บ. การร่วมลงทุนฯ 2562 ได้จัดทำแล้วเสร็จ และได้รับความเห็นชอบหลักการจากคณะกรรมการนโยบายการร่วมลงทุนระหว่างรัฐและเอกชน ในการประชุมครั้งที่ 2/2566 เมื่อวันที่ 2 มีนาคม 2566 เพื่อดำเนินโครงการดังกล่าว
ต่อมา คณะรัฐมนตรี (ครม.) ได้มีมติเห็นชอบเมื่อวันที่ 24 ธันวาคม 2567 มอบหมายให้กรมทางหลวงดำเนินการคัดเลือกเอกชนร่วมลงทุนโดยเปิดให้ภาคเอกชนที่มีความรู้ ความเชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีโครงสร้างพื้นฐานและงานระบบที่เกี่ยวข้อง เข้ามาบริหารจัดการโครงการได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถเปิดให้บริการเต็มรูปแบบได้ภายในปี 2574
