Трасса М-4 «Дон» была спроектирована Дорожным проектно-изыскательским и научно-исследовательским институтом ГИПРОДОРНИИ и построена в 1959-1966 годы в соответствии с требованиями, предъявляемыми к дороге третьей технической категории с шириной дорожного полотна 7 метров и двумя полосами движения. Была рассчитана на небольшие нагрузки.
С 1984 года по 1990 год был построен и сдан в эксплуатацию дублирующий М-4 участок в Домодедовском районе Московской области протяженностью 18,4 км. В 1999 году было сдано в эксплуатацию уже 72 км дороги с 4 — 8 полосами движения, в 2000 году — 63 км дороги в Московской и Тульской областях. В результате сегодняшняя автодорога «Дон» является продолжением Липецкой улицы в Москве. Прежняя трасса дороги — старое Каширское шоссе — утратила прежнее значение и служит в основном для региональных перевозок, а также для объезда пробок, которые появляются на трассе «Дон».
В ноябре 1998 в Липецкой области был торжественно введен в эксплуатацию платный участок дороги в объезд села Хлевное длиной около 20 км, первый в современной истории дорог России платный участок. В 2000-е годы продолжилась реконструкция автодороги на всём протяжении, в результате чего большая часть дороги получила раздельные проезжие части и разноуровневые пересечения с другими дорогами, увеличилась длина участков с ночным освещением. Были построены обходы городов Богородицк (2009), Ефремов (2010), Елец (2011) и других населенных пунктов.
В 2010 трасса М-4 передана в доверительное управление Государственной компании «Автодор». Практически на всех платных участках автомобильной дороги М-4 «Дон» действует открытая система сбора платы за проезд за исключением участка 414-464 км, который имеет смешанную систему.
Оплата проезда совершается один раз при пересечении ПВП и не взимается с пользователей, которые будут перемещаться в пределах платного участка, не проезжая через ПВП. Участок в Липецкой области (414-464 км) имеет закрытую систему взимания платы.
Пункты взимания платы расположены на 416 км и на 460 км. Оплата осуществляется при въезде на платный участок и действует в течение 12 часов с момента оплаты. Для выезда с платного участка необходимо предоставить чек об оплате проезда кассиру-контролеру ПВП. Если проезд по платному участку занял больше 12 часов, то проезд необходимо будет оплатить заново.
На платных участках внедрены элементы автоматизированной системы управления дорожным движением (АСУДД), которые обеспечивают:
- сбор информации об обстановке на дороге в режиме реального времени через систему видеонаблюдения
- сбор информации о погодных условиях от автоматических дорожных метеостанций;
- сбор информации о работе наружного освещения и срочной оперативной информации от пунктов экстренной связи;
- оперативное принятие решений
- передачу информации соответствующим службам эксплуатации дороги, при необходимости службам экстренной помощи;
- информирование пользователей дороги о скоростном режиме движения, о возможных ограничениях проезда посредством информационных табло, установленных на всем протяжении дороги.
Режим платного проезда по данному участку вводится на основании постановлений Правительства Российской Федерации, которые в свою очередь были приняты в соответствии со статьей 36 Федерального закона «Об автомобильных дорогах и о дорожной деятельности в Российской Федерации и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».