Schon in den frühen 20er Jahren wurden angesichts des zunehmenden Kraftfahrzeugverkehrs in mehreren europäischen Staaten Pläne für die Anlage von leistungsfähigen "Nur-Autostraßen" entwickelt. In Deutschland war es der 1926 gegründete "Verein zur Vorbereitung einer Autostraße Hansestädte – Frankfurt a.M. – Basel (HaFraBa)", der die ersten Planungen für ein Netz solcher "Nur-Autostraßen" konkretisierte. Herausragende Persönlichkeiten waren der Vorsitzende des Vereins Robert Otzen, und der Geschäftsführer Willy Hof. Otzen war es übrigens auch, der den Begriff "Autobahn" für Nur-Autostraßen ab 1929 populär machte.

Es dauerte noch bis 1932, ehe das erste 20 km lange Stück Autobahn mit verkehrstechnischer Nutzung in Deutschland zwischen Köln und Bonn eröffnet werden konnte. Ein Jahr später kam mit der Machtergreifung der Nationalsozialisten allerdings schon das Aus für die deutschen Autobahnpioniere. Aus "HaFraBa" wurde 1933 "GeZuVor" (Gesellschaft zur Vorbereitung der Reichsautobahnen). Die schon weit fortgeschrittenen Planungen der "HaFraBa" für ein Autobahnnetz in Deutschland wurden kurzerhand übernommen, nicht ohne sie nach Kräften für Propagandazwecke ("Straßen des Führers") auszuschlachten. Die Umsetzung der ehrgeizigen Autobahnpläne lag fortan in Händen des "Generalbauinspektors für das deutsche Straßenwesen (GI)", Dr.-Ing. Fritz Todt.

Wenige Monate nach Machtergreifung wurde im Mai 1933 der erste Spatenstich für das Reichsautobahnnetz am Abschnitt Frankfurt/Main – Mannheim vorgenommen. Fünf Jahre später waren bereits 3000 Autobahnkilometer fertiggestellt. In den Kriegsjahren wurde der Autobahnbau – bis auf wenige Ausnahmen – nicht fortgesetzt. Bei Kriegsende gab es 3860 km Reichsautobahn – weite Strecken davon stark beschädigt und nicht befahrbar.

Auch die heutige A 4 geht zurück auf die frühen Überlegungen des "HaFraBa"-Vereins. Die gedanklichen Pioniere des Autobahnbaus in Deutschland hatten sich schon Ende der 20er Jahre mit der Idee einer Nur-Autostraße von Kassel über Erfurt und Leipzig nach Dresden und darüber hinaus bis Breslau beschäftigt. Unter der Ägide des "GeZuVor" erhielt die Realisierung des Abschnitts Eisenach – Dresden als eine der wichtigsten Grundnetzstrecken höchste Priorität.

Nach der faktischen Auflösung der "GeZuVor" Ende 1935 wurden deren Aufgaben von regionalen "Obersten Bauleitungen der Reichsautobahnen (OBRen)" übernommen. Die Aufgabe der für Sachsen zuständigen OBR Dresden bestand zunächst darin, die noch von der "GeZuVor" ausgearbeiteten Pläne für die "Strecke 83 Dresden – Chemnitz – Meerane" in die Tat umzusetzen. Am 21. März 1934 erfolgte der feierliche 1. Spatenstich an der AS Dresden-Altstadt. Von hier aus wurde der Bau sukzessive in Richtung Westen vorangetrieben.

In Thüringen wurde – ausgehend vom Hermsdorfer Kreuz, das im Zuge der A 9 schon 1935 fertiggestellt worden war – im Mai 1936 der Streckenabschnitt bis Jena-Göschwitz in Angriff genommen.

Inzwischen wurde geprüft, inwieweit auch in der Oberlausitz mit dem Bau der Reichsautobahnen begonnen werden konnte, da gerade in Ostsachsen zu diesem Zeitpunkt die Arbeitslosigkeit besonders hoch war. Ergebnis der Verhandlungen: Im Herbst 1935 wurde auch der Abschnitt Dresden – Bautzen zum sofortigen Bau freigegeben.

Von nun an wurde unter Einsatz Tausender vor Arbeitskräften mit Hochdruck an zahlreichen Teilstücken der Autobahn gearbeitet.

Doch die hochgesteckten Bauziele konnten nicht verwirklicht werden. Zwar wurden im westlichen Bereich der A 4 die Arbeiten nach Kriegsausbruch zunächst noch fortgesetzt, so daß 1941 die AS Eisenach-West, wenn auch weitgehend nur mit einer Richtungsfahrbahn, erreicht war. (Die Fertigstellung der zweiten Richtungsfahrbahn erfolgte hier in den Jahren 1968-73.)

Im Sommer 1942 wurde der Autobahnbau in Deutschland dann generell eingestellt. Ausnahme: die Teilstrecke Eisenach – Bad Hersfeld, die im Sommer 1943 einbahnig für den Verkehr freigegeben wurde. Ab diesem Zeitpunkt war – mit vielen Provisorien – eine durchgängige Befahrbarkeit der Strecke Bad Hersfeld – Dresden gegeben.

Auch hier verhinderte der Ausbruch des 2. Weltkrieges die Fertigstellung des Projektes, so daß mit der Einstellung der Arbeiten 1940 ein Autobahntorso übrigblieb. Nach dem Baubeginn im September 1936 konnte die A 4 abschnittsweise wie folgt freigegeben werden:

Die Befahrbarkeit der Autobahn zwischen Dresden und Weißenberg war somit im Juli 1940, wenn auch zum Teil nur einbahnig, gegeben.

Östlich von Weißenberg hat man noch 1939/1940 mit den Bauarbeiten begonnen, die jedoch kurz darauf eingestellt wurden. Die Maßnahmen bezogen sich vor allem auf den Brückenbau (z.B. für die geplanten Anschlußstellen Weißenberg und Nieder Seifersdorf). Zwischen Nieder Seifersdorf und dem heutigen Tunnel durch die Königshainer Berge waren jedoch auch Erdbauarbeiten im Gange (z.B. ist südlich Oberwald die damals freigeschlagene Trasse mit ersten Erdbaumaßnahmen heute noch gut erkennbar).

Insgesamt fehlten im Ausbau zwischen Dresden – Weißenberg 16 km der 2. Richtungsfahrbahn.

Am 19. April 1945 wurde durch die Deutsche Wehrmacht die Spreetalbrücke zwischen Bautzen-West und Bautzen-Ost gesprengt, so daß nach dem Krieg nur die Abschnitte zwischen Dresden und der AS Bautzen-West sowie Bautzen-Ost bis Weißenberg nutzbar waren.

Am 15. Juli 1959 konnte die Richtungsfahrbahn Dresden – Bautzen zwischen Großröhrsdorf und Röderbrunn nach entsprechender Komplettierung auf 5,4 km in Betrieb genommen werden.

Aufgrund der Unterbrechung der Autobahn zwischen Bautzen-Ost und Bautzen-West war die Attraktivität der Nutzung des Abschnittes Bautzen-Ost – Weißenberg ebenfalls eingeschränkt. Dies führte im Jahre 1965 zur Entscheidung der Regierung der ehemaligen DDR, diesen Abschnitt als Straße zu entwidmen und ihn für die Einlagerung einer sogenannten Getreidestaatsreserve vorzusehen. So entstanden ab 1966 auf diesem Autobahnabschnitt 66 aneinandergereihte Getreidelagerhallen. Die insgesamt 16 Kilometer der A 4 zwischen Bautzen-Ost und Weißenberg wurden zudem eingezäunt und waren damit für die Öffentlichkeit nicht mehr zugänglich.

Im Zeitraum 1945 – 1989 verschlechterte sich der Zustand der Autobahn Dresden – Bautzen sukzessive. Bedingt durch mangelhaften Konstruktionsaufbau, die Zunahme der Verkehrslasten und die mangelnde Instandhaltung (bis 1990 fand in keinem Abschnitt der Gesamtstrecke zwischen Dresden und Bautzen eine grundlegende Sanierung statt) befand sich die Autobahn in den 80er Jahren über weite Teile in einem katastrophalen Zustand. Die Folge war, daß große Abschnitte mit Geschwindigkeitsbegrenzungen bis auf 20 km/h ausgeschildert werden mußten.

Die einzige erwähnenswerte größere Baumaßnahme war der Neubau der Spreetalbrücke, Richtungsfahrbahn Dresden – Bautzen (1973 bis 1977). Diese wurde erforderlich, um die in Bautzen-Teichnitz produzierten Betonplatten direkt über die Autobahn zum Aufbau des Wohngebietes Bautzen-Gesundbrunnen zu transportieren. Die Stadt war schon damals nicht in der Lage, diesen Verkehr aufzunehmen. Damit war der Abschnitt zwischen Bautzen-West und Bautzen-Ost ab dem Jahre 1977 nutzbar.

Weitere Defizite der Autobahnanlage zwischen Dresden und Bautzen war die provisorische Anbindung der Südseite der AS Ohorn mit Direktanbindung der Ortsstraße an die Autobahn. Anfang der 70er Jahre gab es hier mehrfache Bemühungen, diesen Zustand zu ändern. Allerdings wurde das Vorhaben wegen der wirtschaftlichen Schwäche der DDR nie beendet.

Eine "Streckenbesonderheit" war die noch vor 1945 begonnene, jedoch nicht fertiggestellte Überführung im Bereich der Luchsenburg. Hier stand ein Brückenrohbau ohne die erforderlichen Straßenrampen. Statt dessen gab es einen niveaugleichen Überweg über die Autobahn für Fußgänger und Radfahrer. Da das Bauwerk jahrelang ungeschützt der Witterung ausgesetzt war, wurde es Ende der 80er Jahre zu einer Gefährdung für den durchfahrenden Autobahnverkehr, so daß man sich im Jahre 1991 entschied, die Bauruine aus Sicherheitsgründen ersatzlos abzubrechen.

Ein Problemschwerpunkt der Streckenunterhaltung war der Pflasterbereich zwischen Prischwitz und Bautzen. Dieser zeigte vor allem wegen des konstruktiven Aufbaues und der Wasserdurchlässigkeit Schäden im Fahrbahnbereich, die es erforderlich machten, die Geschwindigkeit teilweise bis auf 20 km/h herabzusetzen. Unter der Kleinpflasterdecke war eine Sauberkeitsschicht von ca. 10 cm Kies auf einer Magerbetontragschicht. Bedingt durch die Gefälleverhältnisse, durch das Eindringen von mit Tausalz vermischtem Oberflächenwasser kam es zur Korrosion des Unterbetons und damit teilweise zu Tragfähigkeitsschäden, die sich in Verwerfung an der Fahrbahnoberfläche darstellten.

Im Jahre 1989 war es somit fast nicht mehr möglich, die in der DDR zulässige Höchstgeschwindigkeit von 100 km/h zwischen Dresden und Bautzen zu fahren. Das heißt, aufgrund des Fahrbahnzustandes war eine fast durchgängige Geschwindigkeitsbeschränkung angeordnet. Infolge des schlechten Zustandes der Autobahn wich der Verkehr auf die parallel verlaufende B 6 Dresden – Bischofswerda – Bautzen aus.