安大略401號省道

走线

401号公路是世上最繁忙的道路之一；据安省运输厅于2008年发表的报告所示，401号公路介乎400号公路和威斯顿道（Weston Road）的年度每日平均汽车流量（AADT）约达45万架次，而另一份由美国联邦公路管理局发表的报告则指出这一段公路的汽车流量偶然更超越每日50万架次，较洛杉矶地区的10号州际公路和亚特兰大地区的75号州际公路更繁忙。此外，安大略省和密歇根州的汽车业联系紧密，在及时制度下来往两地汽车工厂的货运交通频繁；上述以及其他因素促使401号公路成为世上最繁忙的货车通道
，由货车承载来回美加两地的货物中有六成取道这条走廊。

西南安大略

401号公路现时尚未直达密歇根州底特律，但美加两国政府计划兴建一条跨越底特律河（即美加边境）连接温莎市和底特律的新大桥，暂定于2024年开通，届时401号公路将直通美国。
目前401号公路西起温莎市西部布莱顿滩（Brighton Beach）的奥及布威园林路（Ojibway Parkway），首部分呈来回六线行车格局往东伸延并与E·C·罗高速公路平行，在休伦教堂道（Huron Church Road）改往东南伸延并改与休伦教堂道平行。公路穿越霍华德大道（Howard Avenue）后改往东北伸延，离开温莎市境后大致跟随前98号省道的走线通往提尔伯里（Tilbury）。
公路在提尔伯里附近缩窄至来回四线行车，相反方向车道之间亦从高墙护栏改以草坪分隔。温莎市和伦敦市之间的401号公路（特别是提尔伯里以西的路段）走线笔直且地势平坦，驾驶人士观感缺乏刺激，导致此处严重车祸频生。
402号公路在伦敦市南部汇入401号公路，后者遂恢复来回六线行车，到伍德斯托克以南与403号公路交汇，此后往东北伸延至滑铁卢区并与8号公路交汇，透过此公路连接滑铁卢、基奇纳和剑桥。401号公路此后继续往东伸延至荷顿区的米尔顿镇，达至大多伦多地区的外围。

大多伦多地区

401号公路在大多伦多地区内的大部分路段呈长短途行车线分流布局。在此布局下，来回方向行车线细分为长途线和短途线：长途线置于短途线的内侧，两者以护栏分隔，令整条公路达致四向分隔行驶的规模。短途线在每个交汇处皆设匝道，而长途线则只于主要干道才设直通匝道。长途线和短途线之间每隔一段距离设有交流道，让驾驶人士在两者之间往来；长途线用户需先透过这些交流道通往短途线，才可通往次要道路的出口。此分流系统目的是尽量减少短途车流进出公路对长途车流所造成的影响。长途线的定向指示牌为绿底白字，而短途线的定向指示牌为蓝底白字，以便与长途线区别。
公路在大多伦多地区内分两段设长短途行车线分流。首段西起皮尔区密西沙加市休伦大略街（Hurontario Street），东至427号公路，长6.6千米（4.1英里），在皮尔逊国际机场以南达致来回18线行车；短途线在伦科夫径（Renforth Drive）以东脱离401号公路并汇入427号公路。第二段分流则西起409号公路，由该公路的行车线汇入而成，自此往东经多伦多市的怡陶碧谷、北约克和士嘉堡区通往杜林区的皮克灵市，全长43.7千米（27.2英里），来回行车线介乎12至16条。
介乎427号和409号公路的一段401号公路不设分流系统，而427号公路之下的401号公路缩窄至来回八线行车，是大多伦多地区内其中一个主要交通瓶颈。然而，该段401号公路两旁缺乏预留空间，当局因此难以扩阔这段公路。此外，介乎威斯顿道和400号公路的一段401号公路于2008年录得平均每日442,900架次车流，为大多伦多地区最拥挤的路段之一。纵虽如此，401号公路仍是多伦多市的主要通勤道路；来往多伦多市中心的车流中有超过一半取道此公路 。
401号公路在400号公路交汇处以东设有交流道连接长短途行车线，因其外观而称为“织蓝路段”（"The Basketweave"），与艾伦道交汇后先后跨越当河（Don River）的西支流和东支流，再于一座大型交汇处与当河谷园林公路和404号公路接驳。401号公路其后继续往东贯穿士嘉堡，跨越红河谷（Rouge Valley）后离开多伦多市境并进入杜林区皮克灵市。
公路的长短途行车线分流系统到皮克灵的布罗克道（Brock Road）出口为止，来回行车线由14条减少至10条，往东迈进亚积士后再于沙林道（Salem Road）缩窄至来回六线行车。公路继续往东伸展，在惠特比与412号公路交汇，抵达奥沙华和谐道（Harmony Road）出口后沿线风貌从市郊民房变为农地。公路从南面绕过宝文围（Bowmanville）后再与35号和115号公路的共构路段南端交汇。

东安大略

401号公路从北面绕过科堡，并在此进一步缩窄至来回四线行车，沿线地势亦因安大略湖畔的山丘和河谷而高低起伏。公路在特伦顿（Trenton）跨越特伦特运河（Trent Canal）后从北面绕过贝尔维尔，并在此跨越莫伊拉河（Moira River）。公路其后往东伸延至纳潘尼，再抵达金斯顿；金斯顿一带的401号公路原称“金斯顿绕道”，并是401号公路最早落成的路段之一。
公路离开金斯顿后途经圣劳伦斯河畔的农地再抵达加南诺奎（Gananoque），而千岛园林路（Thousand Islands Parkway）亦在此从401号公路分支，到布罗克维尔附近再汇入401号公路。401号公路余下路段大致与前2号省道平行，在约翰斯敦（Johnstown）与416号公路（即通往渥太华的主要公路）交汇。401号公路自此继续与圣劳伦斯河平行，往东北伸延至魁北克省边界为止；公路在此驳上魁北克20号高速公路，往东直达蒙特利尔。

早期发展

在高速公路还未普及的时候，2号省道曾是安省最重要的交通干道之一，沿安大略湖的湖岸线连接南安省大小城镇。然而，其交通流量到1930年代初开始不胜负荷，而省政府亦有意于沿途两处兴建绕道以舒缓交通。介乎加南诺奎（Gananoque）和布罗克维尔的2S省道先于1941年末-42年初之间开通，而介乎海伦溪（Highland Creek）和奥沙华的绕道则于1947年落成启用。
绕道工程曾于二战时期停顿，而省政府则在这数年间研究兴建绕过旧多伦多市，从东至西贯穿南安省的新高速公路，走线大致与2号省道平行。战后省府公路部门把连接多伦多和巴里的南北向高速公路（即现400号公路）视为首要工作，而随着韩战于1950年爆发，南安省东西向高速公路项目亦再告拖延。纵虽如此，该项目的多伦多绕道部分（Toronto Bypass）于1951年动工。
1952年7月，省府正式将2S省道和海伦溪至奥沙华公路编为“401号限制进出公路”（Controlled-Access Highway No 401），而多伦多绕道部分路段亦于同年相继完工：德芙灵街至400号公路路段于8月完成、400号公路至威斯顿道路段于9月完成、德芙灵街至巴佛士街路段于10月完成、而巴佛士街至央街路段则于12月完成。省府再于1953年开始伸延公路：央街至湾景大道路段于1955年4月完成，而威斯顿道至27号公路路段则于同年9月开通。多伦多绕道全线工程（包括将401号公路以南的27号公路升格至高速公路资格）于1956年8月完成；公路的设计车流上限为每日48000架次，但到了1959年已达至每日85000架次。
与此同时，省府陆续在多伦多地区以外展开401号公路项目：27号公路以西的延伸项目和金斯顿绕道项目于1954年末展开，而金斯顿绕道和前2S省道之间的路段则于1955年动工。连接伦敦和伍德斯托克的路段，以及连接温莎和提尔伯里的路段亦于1956年动工。摩里斯堡（Morrisburg）一带的路段于1958年开通，取代因圣劳伦斯海道工程而被淹没的2号公路路段。公路的大多伦多地区路段于1960年再往两端伸延：往东延至纽卡斯尔（Newcastle）和合普港（Port Hope）之间的路段于6月30日开通，而往西延至米尔顿和基奇纳以南之间的路段则于11月17日开通。
介乎合普港和玛莉斯维尔（Marysville）的路段，以及介乎伍德斯托克和基奇纳的路段相继于1961年完成，而介乎玛莉斯维尔和金斯顿的路段则于1962年开通。伦敦和提尔伯里之间路段的东行线于1963年10月22日完工，西行线则于1965年7月20日完工。康沃尔至兰卡斯特（Lancaster）的路段于1962年-64年间完成
，而通往魁北克省边界的路段则于1964年11月10日通车。随着千岛绕道于1968年10月11日开通，401号公路亦告全线落成。千岛绕道取代了2S公路的主线地位；2S公路的编号后来被取消，并被命名为千岛园林路（Thousand Islands Parkway）。
安省省长罗伯兹（John Robarts）于1965年宣布把公路全线命名为“麦克唐纳-卡迪亚公路”，以纪念加拿大的两位国父：庄·亚历山大·麦克唐纳和乔治-艾天·卡迪亚（George-Étienne Cartier）
。此路名常见于街道图和官方文件中，在日常对话中却鲜有提及。蓝底白字的“M-C Freeway”路盾曾与“401”号路盾般遍布公路沿线，但安省政府于1990年代决定停止更换“M-C Freeway”路盾，而现时公路沿线剩下的“M-C Freeway”路盾也不够十个。

逐步拓阔

401号公路在大多伦多市内的路段开通后，迅即成为当地居民的通勤要道。为了应对日益增长的车流，安省运输厅于1963年宣布将介乎伊斯灵顿大道（Islington Avenue）和万锦道（Markham Road）的一段401号公路从来回四线行车拓宽至最少12线，并引入长短途行车线分隔系统；工程期间来回方向维持四线行车。拓阔工程原定于1967年完成，但实际历时接近10年，于1972年才告完毕。公路在大多伦多市内的大部分交流道同时改建为局部苜蓿叶型设计（partial cloverleaf），而公路沿线照明系统亦有所提升。
杜林区内的401号公路于1970年代拓阔至来回六线行车，而介乎403号/410号公路和427号公路的路段则于1985年改建成长短途行车线分隔布局。当局又于1980年代末计划将长短途行车线分隔系统从士嘉堡的尼尔逊道（Neilson Road）往东伸延至皮克灵的布罗克道（Brock Road）；项目于2000年完成。
省府又于1990年代将介乎多伦多和伦敦的401号公路拓阔至来回六线行车；其他拓阔工程则令介乎基奇纳和纽卡斯尔的路段来回行车线总数增至六条。

21世纪

在阿富汗战争中阵亡的加拿大军人遗体遣送回国后，会由特伦顿空军基地经401号公路转送至位于多伦多的法医官办公室。每逢载有阵亡军人遗体的车队驶经该段公路时，沿线皆有大批民众聚集并向阵亡军人致敬。2007年6月，《多伦多太阳报》一篇报道将此形容为“英雄公路现象”（"highway of heroes phenomena"）；其后有安省居民发起签名运动，促请安省运输厅将该段公路冠为“英雄公路”，获得逾2万个签名。签名于2007年8月22日送交运输厅，而运输厅则于同月24日宣布将介乎特伦顿格伦米勒道（Glen Miller Road）和多伦多当河谷园林公路/404号公路交汇处之间的一段401号公路额外冠上“英雄公路”（英语：Highway of Heroes、法语：Autoroute des héros）的称号，但公路全线仍保持“麦克唐纳-卡迪亚公路”的称号。随着法医官办公室迁至含伯河医院（Humber River Hospital），运输厅亦于2013年9月27日将401号公路的“英雄公路”称号往西延至多伦多市的基尔街出口。
2008年8月10日，多伦多市内一处丙烷储存设施发生爆炸，当局封闭了介乎400号和404号公路之间的一段401号公路以策安全，封闭规模为401号公路历来之最。该段公路在当晚晚上8时解封，但爆炸附近的数个公路出入口再过了一段时间才再度开放。
伦敦一带介乎402号公路和惠灵顿道（Wellington Road）之间的一段401号公路从2006年-08年进行拓阔工程，来回行车线由四条增至六条。另一方面，介乎伍德斯托克和基奇纳的路段亦于2010年拓阔至来回六线行车，工程亦包括设置高墙中央分隔护栏、拉直公路走线以及增设公路出入口以便在紧急情况下进行疏散。
美加两国联邦政府于2004年宣布计划兴建新桥连接底特律和温莎，而安省运输厅则因应此项目而展开401号公路西延的规划工序，并于2005年末开始进行环境评估。运输厅从2008年起在项目沿线征地，而西延项目主体工程则于2011年中展开。2012年11月28日，运输厅宣布将401号公路西延路段名为“赫布·格雷园林公路”（Rt. Hon. Herb Gray Parkway），以纪念多届连任的温莎市国会议员及加拿大前副总理赫布·格雷。西延路段分两期启用：首期长8公里通往E·C·罗高速公路的路段于2015年6月28日开通，余下通往奥及布威园林路的路段则于同年11月21日通车。新国际大桥的前期工程于2015年展开，暂定于2019年-20年间开通，届时401号公路将直达美加边境。