La construcción de una carretera que comunicara la Corte con Aragón y Cataluña, para pasar después a Francia por La Junquera, fue expresamente contemplada durante el reinado de los primeros Borbones. Constituía ya la ruta uno de los principales itinerarios seguidos por la posta, y el Real Decreto de 10 de junio de 1761 se refirió explícitamente al Camino Real de Cataluña. Fue, pues, durante el reinado de Carlos III cuando se realizaron los primeros reconocimientos y proyectos para la construcción de la carretera.

Las obras se centraron, inicialmente, en las inmediaciones de Zaragoza y en el tramo comprendido entre Barcelona y el puente sobre el Llobregat. Iniciándose el siglo XIX, y por lo que respecta a la primera parte del trazado, únicamente se habían construido algunas leguas entre Madrid y Guadalajara. Las obras del tramo se acometieron tardíamente, y no quedaron concluidas hasta la década de los años cuarenta.

El proyecto y construcción del tramo, que conectó, desde Calatayud, las localidades de Aluenda y El Frasno en dirección a La Almunia de Doña Godina, exigió resolver los pasos del puerto Cavero, el puerto de El Frasno y el puerto de Morata. Fue, en consecuencia, necesario asumir fuertes pendientes, y desarrollos mediante alineacionescurvas de pequeño radio o en zigzag. En el caso del puerto de Morata, el paso obligó a la construcción de un pequeño tramo en desmonte sobre roca. Aunque la carretera no atravesaba ningún curso de agua de entidad, fue, también, necesaria la construcción de un buen número de pontones y obras menores de paso. 

El Plan General de Carreteras de 1860 incluyó la de Madrid a La Junquera por Zaragoza y Barcelona entre las de primer orden, y las primeras transformaciones de la sección transversal, consistentes en la introducción de peraltes y la mejora del firme mediante la extensión de un riego superficial, se produjeron tras la inclusión de la carretera en el conjunto de itinerarios del Circuito Nacional de Firmes Especiales en 1926. El programa contempló, también, el proyecto de la variante de El Frasno, una de las pocas que llegaron a construirse con anterioridad a la Guerra Civil. 

Finalizada la contienda, y tras el cambio en el sistema de nomenclatura de la red dispuesto en el Plan de Caminos 1939/1941, la carretera pasó a denominarse Nacional II. A partir de la década de los años cincuenta, el tramo fue objeto de progresivas mejoras en el marco de las obras del Plan de Modernización y el programa REDIA. Más allá de las introducidas con objeto de adecuar la geometría del trazado y regularizar la sección transversal, la de mayor envergadura, emprendida en los años sesenta, fue la supresión del puerto de Morata. El origen de la variante se fijó a poca distancia de El Frasno, y el nuevo trazado resolvió el paso por el puerto mediante un túnel de 259 m de longitud. Pasado el túnel, la carretera  cortaba el trazado hasta entonces en servicio, que quedó, así, en dos fondos saco. Habida cuenta de que la totalidad del tramo quedó incorporado al programa REDIA, la sección  transversal de la variante contaba con dos carriles de 3,5 m, dos arcenes de hasta 2,5 m y carriles de aceleración en los tramos de mayor pendiente.

Ya en la década de los años ochenta, la sección de la N-II comprendida entre las proximidades de Guadalajara y Zaragoza quedó incluida en el Programa de Autovías del Plan General de Carreteras 1984/91. Por lo que respecta al tramo, la A-2 se construyó de nuevo trazado entre el puerto Cavero y el pk 252+800, y mediante duplicación de calzadas, atravesando el puerto de Morata mediante un segundo túnel, entre aquel punto y el pk 260+000.