当道は、奥州街道の仙台城下町より北の区間である松前道を起源とする。奥州街道は後に国道4号となるが、その交通需要増大に合わせて当道は整備されたものの、更なるバイパスとして仙台バイパスが供用されたため、国道4号の地位は同バイパスに譲った。松前道（奥州街道）の道筋は、芭蕉の辻から国分町通 を北進し、北四番丁通との交差点より北で青葉神社通 と名を変えつつ更に北進。青葉神社門前で東に折れて市道堤町青葉町線 となって北仙台に至り、JR仙山線を陸羽街道踏切で越え、梅田川を橋で越えて堤町に入る。台原段丘を越えて西友台原店（旧エンドーチェーン台原店）の前の交差点に至ると、これ以降は現在の県道仙台泉線と同じ道筋となる。しかし、八乙女駅の南西側にある杉ノ田交差点（地図）から北では市道七北田幹線1号線 が松前道であり、旧七北田宿（ななきた）がある富谷丘陵から出る樹枝状丘陵を越えて要害川沿いの山の寺門前に至り、泉交差点で仙台バイパスと合流する（地図）。この松前道（奥州街道）が、明治維新後に陸羽街道、国道6号と名称を変え、1920年（大正9年）に国道4号となる。1922年（大正11年）には仙台軌道（仙台鉄道）が通町駅 - 八乙女駅間で開通して国道4号とほぼ並走する公共交通機関が現れた。1937年（昭和12年）に仙台市電・北仙台線が北仙台駅まで開業するのに伴い、勾当台通が拡幅の上で北四番丁から北仙台まで延伸した。戦後、1956年（昭和31年）に仙台鉄道が、1968年（昭和43年）に仙台市電・北仙台線が廃止になる一方で、高度経済成長期からは現道の道筋の整備が始まり、1980年代半ばまでに起点から八乙女の区間は現在のような幅員の道路になった。1987年（昭和62年）に仙台市地下鉄南北線が当道と並走するように開通し、1988年（昭和63年）に泉市が仙台市と合併すると、八乙女以北が泉中央副都心を通過する道筋に変更された。1991年（平成3年）の将監トンネル開通で泉中央副都心と仙台バイパスとの接続がなされ、現在の道筋が完成した。なお、旧松前道（奥州街道）の道筋の内、当県道に指定されていない区間（市道の区間）は幅員が狭いままであるため幹線道路としての地位を失ってしまっているが、旧七北田宿を通る市道七北田幹線1号線は、郊外住宅地とバスターミナルを併設する八乙女駅との間を繋ぐ道として、路線バスが今でも多く通過する。
この手法が登場した背景には、コンピュータの進歩に伴う3次元コンピュータグラフィックスにおけるポリゴン描画数の増加がある。映画やCMなどで用いられるプロダクションレンダリングの分野では、古くからサブディビジョンサーフェイス（細分割曲面）やNURBSのように、デザイナーが操作・管理するデータ（特徴点）を抑えつつ最終レンダリング品質における詳細度を向上させる仕組みが考え出されてきた。一方、PCなどで用いられるGPUの画像処理の演算速度やビデオメモリ容量の向上によって、リアルタイム（実時間）での3D画像の描画においても1フレームあたりのポリゴン数を増すことが可能になったが、今度は元のモデルにおいて膨れ上がった頂点データをGPU側で読み込むために長時間掛かるのが利便性や性能を損なうという問題が出てきた。特に2015年現在でも、マザーボードとディスクリートGPUを接続するPCI-Express規格は、CPU-メインメモリ間やGPU-ビデオメモリ間と比べて遥かに帯域幅が小さく、CPU-GPU間におけるデータの転送速度が性能のボトルネックとなりうる。また、グラフィックスカードに搭載されているビデオメモリは直結型のため、CPU用システムメモリと比べて簡単に増設するわけにはいかず、ビデオメモリに格納するデータはできるかぎり少ないほうがよい。そのため、最初に読み込むモデルでは粗めのポリゴンにしておいて、GPUで読み込んだ後にそれを演算によって（オンデマンドで）小さなポリゴンに分割・生成することで、大きくなり続ける初期モデルのデータ量を抑える工夫がなされるようになった。テッセレーションをハードウェアによって実行できれば、例えば入力ジオメトリデータ量は同一だが、詳細化の必要がない遠景は低ポリゴンのままで表現し、視点に近いオブジェクトほどポリゴンを動的に細かく分割することでジオメトリを詳細に表現する、といった最適化が可能になる。テッセレーションはもちろん詳細化が必要な近景に関してのみCPU側で実行してデータを増幅したのち、GPUに転送して描画する形にすることもできるが、実際の描画を担当するGPU側で増幅できるほうがCPUの負担やCPU-GPU間のデータ転送量を減らすことができる。PC用リアルタイム3DグラフィックスAPIの標準規格には、主にマイクロソフトによって開発されているDirectX (Direct3D) と、Khronosグループによって管理されているオープン規格であるOpenGLが存在するが、Direct3D 9およびOpenGL 2.xでのテッセレーションはAMD (ATI) による拡張実装にとどまる    など、テッセレーション機能に関しては長らく標準化が進まない状況にあった。2006年11月にWindows Vistaとともにリリースされた"DirectX 10"や2009年8月にリリースされた"OpenGL 3.2"ではジオメトリシェーダーが標準導入され、また2009年10月にWindows 7とともにリリースされた"DirectX 11"や2010年3月にリリースされた"OpenGL 4.0"からはついにテッセレーションシェーダーが標準導入されるに至った。DirectX 11やOpenGL 4に対応するハードウェアにおいては、実時間処理でのテッセレーションは幾つかの高性能なGPU内の専用回路であるテッセレータ (Tessellator) によって実現されるようになっている。なお、組み込み環境向けのOpenGL ESにおいても、2015年8月にリリースされた"OpenGL ES 3.2"においてジオメトリシェーダーとテッセレーションシェーダーが標準化された。