广深高速公路的建设历程始于1981年6月，由广东省公路建设公司（甲方）与香港合和中国发展(高速公路)有限公司（乙方）共同成立广深珠高速公路有限公司，负责项目的投资、建设和运营。双方签署了《合作兴建广州、深圳、拱北(广深拱)高速公路意愿书》，开始筹备工作。
经过几年的研究、审批，至1988年4月，项目按照基建程序顺利完成各项工作，包括《合作合同》的签订和批准，以及工商和税务登记。同年5月，广深珠高速公路有限公司正式成立。公司董事会设定了一年多的时间进行施工图设计和征地拆迁等准备工作，于1989年冬季正式启动建设。
1990年3月，合作双方在中国银行香港分行和香港汇丰银行的支持下，成功恢复了项目融资。1991年3月，国际融资银团达成了八亿美元的项目抵押贷款协议，随后得到了国内有关部门的批准。1992年2月，广东省建设委员会批准了全线的动工，工程在1994年7月完成了主线路桥，并临时试通车。
1996年6月，工程全部竣工并通过交工验收，随后对收费系统、交通监控系统和通讯系统设备进行了调试和测试，确保其性能。1997年6月，广深高速公路正式投入运营，标志着历时多年的建设终于完成。
总投资为13.4亿美元及7.04亿元人民币（包括皇岗口岸工程、深圳经济特区检查站工程和建设期利息）的广深高速公路，香港合和中国发展(高速公路)有限公司提供了0.9亿美元的注册资金和4.5亿美元的股东贷款，国际融资银团提供了8亿美元的贷款，国内银行则提供了7.04亿元人民币用于征地拆迁费用和建设期利息支付。
广深高速公路为联系广州、深圳、珠海的广深珠高速公路的首期工程。北起于广州市黄村立交，与广州环城高速公路北段相接，南止於深圳市皇岗口岸附近，与深圳皇岗路相接，双向六线行车，全线设有路灯照明，全长122.8公里，宽33.1米，双向6车道、全封闭、全立交，限速为120km/h，全线设有路灯照明。设计车流量为6万辆次/日，但2012年数据显示，平时日车流量就已达40万辆次。