La ruta fue establecida en la Resolución 3700 de 1995 y ratificada por la resolución Resolución 339 de 1999 manteniendo buena parte de su trazado inicial, salvo el sector entre Puente Arimena (municipio de Puerto Gaitán, departamento del Meta) y Juriepe (municipio de Puerto Carreño, departamento del Vichada) que ya no hace parte del trazado actual de la ruta.

La Ruta Nacional 40 generalmente se ha identificado con la Transversal Buenaventura-Villavicencio-Puerto Carreño, un proyecto que se ha venido realizando desde los años 30 para crear una vía que atraviese el país de Oriente a Occidente. en los años 40 se estableció la Ley 12 de 1949 donde ya se establece la Troncal Transversal como un proyecto de Acceso entre Bogotá con el Océano Pacífico y Puerto Carreño. Sin embargo sólo hasta finales de la década de los 50 se logró conectar a Bogotá con el Pacífico (Aunque se debía ir hasta Cali para llegar a Buenaventura) y hacia la Orinoquía la vía llegaba hasta Puerto López.^[1]​ Para finales de la década de los 80 Se construye el acceso entre Buenaventura y Buga por Loboguerrero. Si bien desde la década de los 30 del siglo XX se ha planeado una carretera hasta Puerto Carreño, no se ha definido una ruta nacional como tal y sólo llega hasta el sitio La Arepa (Cerca al límite entre Meta y Vichada), aunque si existe conexión entre La Arepa y Puerto Carreño por tierra, esta se trata de un carreteable en pésimas condiciones que sólo es transitable en estación seca. No obstante en 2015 el Gobierno de Colombia suscribió un contrato con el Consorcio Puerto Carreño por 22.400 millones^[2]​ para hacer los estudios de una nueva carretera entre Puente Arimena y Puerto Carreño^[3]​ que fueron entregados en 2017 y que se espera sean construidos y pavimentados dentro del Plan Maestro de Transporte Intermodal 2015-2035^[4]​ como parte de las redes de integración viales para la segunda década (2025-2035) con un costo presupuestado de 1,97 billones de pesos colombianos.^[5]​

En esta ruta, al ser una de las más importantes y vitales para Colombia, se han desarrollado diversidad de proyectos para construir nuevos tramos, mejorar los existentes y ampliarlos con el fin de movilizar más vehículos y mejorar en infraestructura y competitividad. Sin embargo, también se han generado inconvenientes que han ralentizado las obras y hecho que en el algunos tramos la movilidad sea un completo caos. Los fenómenos naturales, los sobrecostos, las demoras en la compra de predios, los líos con las licencias ambientales y los escándalos de corrupción han afectado al desarrollo de la ruta en algunos tramos especiales como lo son:

• Doble Calzada Buenaventura - Buga: El Tramo que comprende entre los municipios de Buenaventura y Buga (Tramo 4001) es uno de los más transitados del país ya que comunica al principal puerto del Pacífico Colombiano con el resto del país. Desde 2008 se ha venido construyendo la doble calzada y a 2019 sólo hay 66 kilómetros^[6]​ de los 117 km aproximados que tiene el tramo. Se esperan adjudicar nuevas obras en 2020 por lo que podría tardar más de una década en que el Tramo 4001 esté con doble calzada en el 100%.^[7]​ Adicionalmente los derrumbes y deslizamientos en la temporada lluviosa han complicado más las obras en dicho tramo.
• Cruce de la Cordillera Central: El tramo que une Armenia con Ibagué (Tramo 4003) es uno de los más complicados por transitar. Si bien dicho tramo fue planeado desde 1913 y construido en 1928.^[8]​ Siempre se ha buscado la forma de crear un acceso que evite el paso por el Alto de La Línea y su abrupta geografía montañosa. Para finales del siglo XX ya se estaba planeando un cruce por medio de Viaductos y túneles siendo el Túnel Central el más importante y desafiante con 8,65 km de longitud. La obra fue adjudicada en 2008 (después de finalizar el túnel piloto) y el 14 de abril de 2009 se inició el contrato que fue adjudicado a Carlos Collins y otras compañías con un valor de 647.554 millones de pesos, el proyecto incluía la construcción del Túnel Central, 26 Viaductos, 20 túneles y 18 km de calzada entre Cajamarca y Calarcá con un plazo de 70 meses (debía ser entregada la obra a comienzos de 2015).^[9]​ Sin embargo para 2016 se canceló el contrato con la firma de Carlos Collins por incumplimiento ya que habían sobrecostos y el avance de obra era casi nulo, también la Firma Ingetec realizó pruebas de campo de las obras a 2016 encontrando fallas en los diseños y materiales de algunos túneles y viaductos. Por lo cual, se tuvo que abrir nueva licitación asignando nuevos recursos por unos 620.000 millones de pesos y se espera que la obra sea finalizada en diciembre de 2020.^[10]​
• Doble Calzada Bogotá - Girardot: Dicha obra que hace parte del Tramo 4005 fue mostrada como la obra más importante del país. La licitación fue adjudicada en 2004 y desde el comienzo tuvo inconvenientes, esto debido a que la Obra fue adjudicada a la Concesión Autopista Bogotá-Girardot S.A. quien no había sido ganadora de la licitación. Todo debido a que el Instituto Nacional de Concesiones descalificara al ganador de la licitación por incumplir uno de los requisitos técnicos exigidos que era la experiencia. A pesar de que la Concesión Autopista Bogotá-Girardot S.A. tampoco tenía la experiencia e idoneidad y hubo reparos por parte de a procuraduría que pedía dejar desierta la licitación. El entonces ministro de Transporte Andrés Uriel Gallego decidió seguir en firme con la concesión y las obras comenzaron el 24 de agosto del año 2004 con un valor de 882.000 millones. La obra enfrentó muchos problemas relacionado con las licencias ambientales, adecuación de servicios públicos y compra de predios ya que fueron subvalorados los costos de los mismos. Para 2009 el contrato poseía 19 otro sí y el avance era muy bajo. Para el año 2010 la situación para el concesión empeoró debido al escándalo de los hermanos Nule, quienes eran socios en el proyecto e hizo a que los demás socios tuvieran que conseguir nuevos recursos. En 2012 se encontraron otros problemas con licencias ambientales y la negligencia de algunos propietarios para vender sus bienes, lo cual se vieron obligados a apelar a la Ley de Infraestructura, la cual permitía la expropiación de bienes inmuebles declarados de utilidad pública para proyectos de infraestructura de transporte.^[11]​ La Obra fue finalizada e inaugurada en la Semana Santa del 2014 con una demora de casi 10 años en su construcción.
• Doble Calzada Bogotá - Villavicencio: Correspondiente al tramo 4006 es una de las vías con mayor tránsito y una de las más importantes del país ya que permite el acceso a los Llanos Orientales con el centro del País. Para finales de la década de los 50 del siglo XX ya había una vía entre Bogotá y Villavicencio. Sin embargo era una vía estrecha y serpenteante que podía tomar más de 4 horas en recorrerla. Por lo cual en la década de los 90 del siglo XX se consolidó la Autopista al Llano y se hizo un trabajo de modernización que incluía Viaductos como el Pipiral de 520 m y de túneles como el Boquerón de 2.352 m y el de Buenavista de 4.560 m que redujo el tiempo de recorrido de cuatro a sólo dos horas. Coviandes quien tiene la concesión de la ruta desde 1994 firmó un Adicional en 2010 para la construcción de la doble calzada entre los sectores de El Tablón y Chirajara^[12]​ que contará con 20 puentes, siete túneles y un Viaducto (Viaducto Chirajara) que debía ser entregado en 2022.^[13]​ Sin embargo, el 15 de enero de 2018 se presentó el colapso del Viaducto de Chirajara con un saldo de cinco muertos y ocho heridos (en su mayoría obreros que trabajaban en la construcción del viaducto). Según informe de la firma estadounidense Modjeski and Masters el colapso del viaducto fue ocasionado por errores en el diseño de los pilares que no soportaron el peso^[14]​ lo cual conllevó a que todo el viaducto fuera demolido y debe ser reconstruido con un plazo de dos años y los gastos deberán ser asumidos por la concesión. Con respecto a los demás sectores del tramo el Gobierno colombiano suscribió en 2015 un contrato con Coviandina (perteneciente al mismo grupo empresarial de Coviandes) para la construcción de la doble calzada entre los sectores de Chirajara y Villavicencio que contará con 16 puentes y siete túnles entre los cuales se incluye un nuevo Viaducto Pipiral y nuevo túnel Buenavista que serán complementarios a los actuales con fecha de entrega a 2022.^[15]​ Por otra parte en el Sector Bogotá - El Tablón sólo se suscribió con Coviandes obras de mantenimiento a calzada sencilla, que generan congestiones cuando los vehículos viajan de Villavicencio a Bogotá, hasta el momento no hay ningún proyecto a la vista para este sector por lo cual la doble calzada no será completa a pesar de que Coviandes tiene contrato de Operación hasta 2054. Además de los retrasos en obras y los errores en las obras, la vía sufre constantes derrumbes y deslizamientos de tierra, sobre todo en la estación lluviosa, como el ocurrido en la noche del 9 de junio y la Madrugada del 10 de junio de 2019 cuando ocurrió un deslizamiento en el kilómetro 58 y al mismo tiempo un derrumbe taponó la doble calzada. Lo que dejó la vía cerrada y a municipios como Guayabetal totalmente aislados por vía terrestre.^[16]​

La Ruta posee una longitud total de 1.155,55 km. aproximadamente dividida de la siguiente manera:

• Total kilómetros a cargo de INVIAS: 429,78 km.
• Total Kilómetros en concesión por la ANI: 725,77 km.
• Total Kilómetros en concesión departamental: 00,00 km.
• Total tramos (incluido tramos alternos): 16
• Total pasos o variantes: 10
• Total ramales: 8
• Total subramales: 0
• Porcentaje de vía en Doble Calzada: 34%
  •  4001  Buenaventura - Buga: 113,61 km aprox.
  •  4005  Girardot - Silvania - Bogotá D.C. (Bosa): 117,63 km aprox.
  •  4006  Bogotá D.C. - Villavicencio: 86,06 km aprox.
  •  4004B  Variante Chicoral: 23,80 km aprox.
  •  40CNC  Variante de Fusagasugá: 6,80 km aprox.
  •  40TL06  Cruce Ruta 40 (Variante Chicoral) - Cruce Ruta 45 (Girardot): 6,57 km aprox.
  •  40TLC  Variante de Ibagué: 24,85 km aprox.
  •  40TLE  Variante Melgar: 4,34 km aprox.
  •  40TLG  Variante Norte de Ibagué: 7,00 km aprox.
• Porcentaje de Vía sin pavimentar: 9%
  •  4010  Puente Arimena - La Arepa: 40,52,00 km aprox.
  •  4015  Juriepe - Puerto Carreño: 59,00 km aprox.
  •  40MT01  Ramal Cruce Ruta 40 (Cruce Ruta a La Arepa) - El Porvenir: 7,97 km aprox.

Las ciudades y municipios por los que recorre la ruta son los siguientes:

Convenciones:

•  Fondo Azul : Recorrido actual.
•  Fondo Gris : Recorrido anterior.
• Negrita: Cabecera municipal.
• Texto azul: Ríos.
• Texto verde: Parques nacionales.

Actualmente la ruta posee los siguientes sectores en Concesión: