วัตถุประสงค์ของการก่อสร้างทางยกระดับอุตราภิมุข คือ การแก้ปัญหาการจราจรบนถนนวิภาวดีรังสิต และถนนพหลโยธิน โดยในระยะแรก กรมทางหลวงมีโครงการที่จะขยายช่องจราจรของถนนวิภาวดีรังสิต เพื่อเป็นการรองรับการสัญจรของรถยนต์ที่จะไปยังท่าอากาศยานดอนเมือง ซึ่งการจราจรบนถนนวิภาวดีรังสิตมีแนวโน้มที่สูงขึ้นทุกวัน จนติดขัดในช่วงเวลาเร่งด่วน แต่อุปสรรคของการขยายช่องจราจรคือ มีบ้านเรือนตั้งอยู่ริมเส้นทางเป็นจำนวนมาก จนไม่สามารถขยายช่องจราจรได้ กรมทางหลวงจึงมีแนวคิดที่จะสร้างเป็นทางยกระดับซ้อนทับบนถนน โดยใช้พื้นที่เกาะกลางถนนเพื่อรองรับโครงสร้าง แต่เนื่องจากในขณะนั้นงบประมาณของกรมทางหลวงมีไม่เพียงพอ จึงได้เสนอให้เอกชนได้เข้าร่วมประมูลโครงการเพื่อบริหารจัดการ โดยบริษัท ทางยกระดับดอนเมือง ได้ชนะประมูล และบริหารเส้นทางมาจนถึงปัจจุบัน