La historia de los túneles de Vallvidrera tiene sus primeros precedentes en la primera década del siglo XX. Primero, era el tren de Mina Grott que tenía un recorrido subterráneo de 1.400 metros y unía el pantano de Vallvidrera con la carretera de las aguas en la vertiente barcelonesa de la montaña. Luego fue la actual línea de los Ferrocarriles de la Generalitat, la ruta de los cuales, trazada por los constructores a principios del siglo XX, está muy próxima, aunque a una menor profundidad, en la que ahora siguen los túneles de Vallvidrera.

Debido al peso socioeconómico de la ciudad de Barcelona y de la comarca del Vallés Occidental se hace necesaria la construcción de un eje viario que potencie y garantice las comunicaciones entre las dos zonas, facilitando así el crecimiento y desarrollo económico de ambas. Como consecuencia de esta necesidad, el 14 de febrero de 1967, del Ayuntamiento de Barcelona inicia los trámites para la adjudicación por concurso de las obras de construcción de uno o más túneles urbanos a través de la sierra de Collserola.

En julio de 1967 se constituye la empresa «Túneles y Autopistas de Barcelona, ​​SA» (TABASA) como empresa licitadora para el concurso de las obras de los túneles de Vallvidrera. En diciembre del mismo año se constituye el «Consorcio Túneles del Tibidabo» que agrupa los municipios implicados en la obra y que dos años más tarde, el 18 de diciembre de 1969, adjudica a TABASA la construcción y explotación de los túneles de Vallvidrera.

Entre 1970 y 1975 TABASA inicia las obras contempladas en el contrato, entre las que se destaca el túnel de la Rovira en el interior de la ciudad. Sin embargo, en marzo de 1976, del Ayuntamiento de Barcelona y el Consorcio ordenan la paralización total de las obras sine die. En julio de 1980, el Ministerio de Obras Públicas (MOP), traspasa a la Generalitat de Catalunya el compromiso de participar en la construcción de los túneles de Vallvidrera, con explotación en régimen de peaje.

En abril de 1988 se inician las obras de construcción en la boca sur del túnel oriental de Vallvidrera y en 1991 se inaugura el túnel de Vallvidrera con una longitud de 2.517 metros.

Un 42% de la longitud del trazado está constituido por túneles, de los cuales los principales son:

*Túnel de Vallvidrera: 2.517 m
 *Túnel de La Floresta: 440 m
 *Túnel de Can Llobet: 391 m
 *Túnel de Valldoreix: 857 m
 *Túnel de Can Rabella: 389 m