ถนนแสงชูโตในสมัยก่อนมีแนวเส้นทางจากทางแยกดอนกระเบื้อง ผ่านจังหวัดกาญจนบุรี ถึงทางแยกปิล๊อก อำเภอทองผาภูมิ โดยในสมัยที่จอมพล ป. พิบูลสงคราม เป็นนายกรัฐมนตรี ให้ขนานนามว่า "ถนนแสงชูโต" เพื่อเป็นเกียรติแก่หลวงอุปกรณ์รัฐวิถี (ษระ แสง-ชูโต) อดีตนายช่างใหญ่กรมทาง เมื่อวันที่ 10 ธันวาคม พ.ศ. 2493 [1]

ก่อนหน้านี้ได้กำหนดให้เป็นทางหลวงแผ่นดินสายที่ 18 หลังจากนั้นเมื่อวันที่ 25 มิถุนายน พ.ศ. 2509 ได้ออกประกาศสำนักนายกรัฐมนตรี เรื่อง ระบบหมายเลขทางหลวงแผ่นดินและทางหลวงจังหวัดแห่งประเทศไทย พ.ศ. 2509 ซึ่งมีการปรับปรุงระบบหมายเลขทางหลวง มาเป็นแบบที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน จึงได้กำหนดให้ถนนทางแยกจากเพชรเกษม-บ้านโป่ง-กาญจนบุรี-ลาดหญ้า ให้ใช้หมายเลข 323 จนถึงปัจจุบัน[2]

ระหว่างเส้นทางได้แบ่งตอนควบคุมออกเป็นช่วง ๆ โดยช่วงตั้งแต่ทางแยกกระจับถึงจังหวัดกาญจนบุรี ได้วัดระยะทางนับจากถนนเพชรเกษมตั้งแต่กิโลเมตรที่ 72+400 เป็นต้นมา และจุดสิ้นสุดบริเวณทางแยกทางเลี่ยงเมืองกาญจนบุรี คือกิโลเมตรที่ 121+861

ระหว่างทางตั้งแต่ทางแยกกระจับถึงตัวเมืองกาญจนบุรี ได้เปลี่ยนแปลงแนวเส้นทางตั้งแต่ทางเข้าอำเภอท่ามะกา บริเวณกิโลเมตรที่ 96+761 เป็นถนนเลี่ยงตัวอำเภอท่ามะกาและตำบลท่าเรือ โดยบรรจบกันที่ทางแยกพระแท่นดงรัง กิโลเมตรที่ 115+476 (หรือกิโลเมตรที่ 117+463 ของทางหลวงเส้นเดิม)

นอกจากนี้ยังได้ก่อสร้างทางเลี่ยงเมืองกาญจนบุรี ระยะทาง 13.154 กิโลเมตร บรรจบกับทางแยกแก่งเสี้ยน เพื่อมุ่งหน้าไปยังอำเภอทองผาภูมิและอำเภอสังขละบุรีโดยไม่ต้องเข้าตัวเมือง ซึ่งที่มีการจราจรหนาแน่น สำหรับถนนช่วงตั้งแต่ทางแยกแก่งเสี้ยน ถึงด่านเจดีย์สามองค์ มีระยะทางรวมกัน 222.317 กิโลเมตร ปัจจุบันกรมทางหลวงได้กำนดเป็นทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 367

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2554-2556 กรมทางหลวงมีการปรับเปลี่ยนบัญชีรายชื่อสายทางและหลักกิโลเมตร ทำให้ถนนสายนี้นับกิโลเมตรต่อเนื่องกันไปตลอดจนสุดสาย และนับหลักกิโลเมตรที่ 0 ที่ทางแยกต่างระดับหนองตะแคงแทน [3][4]