ทางหลวงพิเศษหมายเลข 6 เป็นส่วนหนึ่งของโครงข่ายเส้นทางในแผนแม่บทระบบทางหลวงพิเศษระหว่างเมือง ที่ได้รับอนุมัติจากคณะรัฐมนตรีในสมัยรัฐบาลของนายชวน หลีกภัย เมื่อปี พ.ศ. 2540 ทางหลวงพิเศษหมายเลข 6 ประกอบด้วยโครงการก่อสร้างเส้นทาง 3 สายต่อเนื่องกัน (ระยะทางตามมติคณะรัฐมนตรีปี 2540) ได้แก่ สายบางปะอิน–นครราชสีมา, สายนครราชสีมา–ขอนแก่น และสายขอนแก่น–หนองคาย ทั้ง 3 เส้นทางนี้จะมีระยะทางรวมกัน 535 กิโลเมตร โดยทางหลวงพิเศษสายบางปะอิน–นครราชสีมา เป็นโครงการก่อสร้างทางหลวงพิเศษหมายเลข 6 ที่เริ่มดำเนินการเป็นโครงการแรกซึ่งมี พระราชกฤษฎีกากำหนดเขตที่ดินในบริเวณที่ที่จะเวนคืน