関山トンネル
すると、仙台と山形との間の通行量は飛躍的に増大し、人力車・荷馬車・背負子・郵便配達夫などが行き交った。これにより、当初計画とは異なるものの、関山隧道は両県の流通に資することとなった。しかし1901年(明治34年)4月11日、逓信省・奥羽南線が山形市の山形駅まで開通し、1905年(明治38年)9月14日に全通(現・JR奥羽本線)すると、関山隧道の通行量は激減していった。
1920年代には、旅客および物流におけるモータリゼーションが到来した。そのため、関山隧道でも増大する自動車交通に対応する必要に迫られてトンネル拡幅工事を施工し、1937年(昭和12年)7月に竣工した。ただし、同年11月10日には仙台駅と山形駅とを片道約2時間半で結ぶ鉄道省・仙山線(現・JR仙山線)が全通したため、両都市間の旅客と物流は両者によって分担されることになる。
戦後占領期が終わると、1952年(昭和27年)9月10日から山形交通バスが、関山隧道経由で仙台 - 山形線の運行を開始した。
1953年(昭和28年)には、作並街道および関山街道が「二級国道110号仙台山形線」に認定された。