ทางหลวงแผ่นดินสายนี้ แต่เดิมเป็นทางหลวงจังหวัดหมายเลข 1085 (แม่สอด–ท่าสองยาง) และกรมทางหลวง ได้ก่อสร้างทางเพิ่มเติมผ่านอำเภอสบเมย ไปสิ้นสุดที่อำเภอแม่สะเรียง จังหวัดแม่ฮ่องสอน ต่อมาได้ยกระดับขึ้นเป็นส่วนหนึ่งของทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 105 (ตาก–แม่สะเรียง) เพื่อเปิดเส้นทางเข้าสู่จังหวัดแม่ฮ่องสอนด้านทิศใต้เพิ่มขึ้นอีกเส้นทางหนึ่ง

ภายหลังกรมทางหลวง ได้เปลี่ยนแปลงหมายเลขทางหลวงแผ่นดิน ช่วงตาก–แม่สอด–สะพานมิตรภาพไทย-พม่า เป็นทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 12 เพื่อให้รับโครงการถนนสายเศรษฐกิจตะวันออก-ตะวันตก ทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 105 จึงมีระยะทางเท่าที่เหลืออยู่ในปัจจุบันคือ 230.497 กิโลเมตร