国道48号
仙台駅まで東北本線が延び、山形にまだ敷かれていない1887年(明治20年)から1901年(明治34年)の時期が最盛期だったが、山形駅まで奥羽本線が開通すると急激に衰退した。
1920年(大正9年)4月1日に、宮城県側の大町4丁目から山形県境までが宮城県道仙台楯岡線に指定された。同年に仙台と作並温泉の間にバスが運行するようになった。自動車交通が広まりはじめたこの頃から、この道路は再び重要性を増しはじめた。しかし、砂利道で、関山峠付近は道が曲がりくねり、県境を自動車で越えるには難しい道であった。
1953年(昭和28年)に県道から国道に昇格した。国は自動車交通量の増加に対応するために道路の整備を進め、1953年に湯渡戸橋を架け替え、1954年(昭和29年)には野川橋の代わりとなる熊ヶ根橋を架けた。
1963年(昭和38年)から再び改築が始まり、1968年(昭和43年)10月に今までのトンネルの北に新関山トンネルが開通したことで、両県を結ぶ自動車の往来が増え、トラックの通行が多くなった。また、仙台市郊外で住宅地が造成され、通勤者の自動車で渋滞が深刻になったため、愛子バイパスと仙台西道路が作られた。また、前述にあるとおり山形県を結ぶ幹線道路としての役割を果たしており大型車両の通行量も多いことから、最近では狭隘部分や山間部での線形改良工事も断続的に行われており、2001年(平成13年)から熊ヶ根橋の改良工事が約4年にわたって行われたほか、作並地区においても改良工事が行われている。