ถนนสายนี้เดิมมักเรียกกันว่า ถนนวงแหวนรอบนอกตะวันตก มีเส้นทางเริ่มตั้งแต่ถนนพระรามที่ 2 ตัดผ่านฝั่งธนบุรี เข้าสู่จังหวัดนนทบุรี จังหวัดปทุมธานี ไปสิ้นสุดที่ถนนพหลโยธิน จังหวัดพระนครศรีอยุธยา ซึ่งพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดชทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ พระราชทานพระบรมราชานุญาตให้เชิญชื่อ พระราชพิธีกาญจนาภิเษก ซึ่งเป็นพระราชพิธีที่พระองค์ทรงครองสิริราชสมบัติครบ 50 ปีในปี พ.ศ. 2539 มาเป็นชื่อเรียกถนนสายนี้ คือ ถนนกาญจนาภิเษก และเดิมกรมทางหลวงได้กำหนดเส้นทางสายนี้ให้เป็น ทางหลวงหมายเลข 37 ซึ่งต่อมาได้เปลี่ยนหมายเลขทางหลวงของถนนสายนี้ให้เป็น ทางหลวงพิเศษหมายเลข 9 ตามแผนพัฒนาระบบทางหลวงพิเศษระหว่างเมืองในปี พ.ศ. 2539[2] หลังจากนั้นจึงได้มีการสร้างถนนวงแหวนรอบนอกด้านตะวันออกและด้านใต้ขึ้นตามมาเป็นตอน ๆ เนื่องจากค่าใช้จ่ายในการสร้างสูงมาก