Nationalstrassen sind die seit 1960 in der Schweiz errichteten Strassenverbindungen von internationaler und nationaler Bedeutung. Das Bundesgesetz über die Nationalstrassen (NSG) unterscheidet drei Klassen: Die Nationalstrassen erster (Autobahnen) und zweiter Klasse (Autostrassen) sind ausschliesslich für Motorfahrzeuge bestimmt und nur an besonderen Anschlussstellen zugänglich. Die Nationalstrassen erster Klasse werden nicht höhengleich gekreuzt, jene zweiter Klasse nur in Ausnahmen. Nationalstrassen dritter Klasse (Gemischtverkehrsstrassen) stehen allen Strassenbenützern offen, sind seitlich zugänglich und können höhengleiche Kreuzungen aufweisen (z.B. Gotthardpassstrasse).
In den 1940er Jahren wurde geplant, das schweizerische Hauptstrassennetz mit einem Strassenkreuz zu ergänzen, das den Durchgangsverkehr zwischen dem Bodensee (St. Margrethen) und Genf sowie zwischen Basel und Chiasso aufnehmen sollte (Verkehr). Die Finanzierungsregelung sah dafür vor allem zweckgebundene Teile der Treibstoffzolleinnahmen des Bundes vor. Eine Planungskommission des Eidgenössischen Departements des Innern klärte 1954-1958 die gesetzlichen Grundlagen und finanziellen Fragen. Um das von der Kommission vorgeschlagene Hauptstrassennetz von den übrigen Strassen zu unterscheiden, wurde der Begriff der Nationalstrasse eingeführt, die einzelnen Teilstrecken wurden durchnummeriert.
Nach dem Inkrafttreten des NSG 1960 begannen Bund und Kantone, das vom Parlament gutgeheissene, 1811 km lange, auf 800 km als Autobahn auszubauende Nationalstrassennetz zu realisieren. Der Bundesrat machte dabei auf Wunsch der Kantone von seinem Recht Gebrauch, Teilstrecken aufzuklassieren, sodass bis 1980 mehr als 80% des Netzes als vierspurige Autobahnen definiert wurden. Als erste Teilstücke gelten der 1962 eröffnete Abschnitt der A2 von Hergiswil zur Luzerner Kantonsgrenze und die Strecke zwischen Genf und Lausanne der A1, die 1963 im Hinblick auf die Landesausstellung Expo 64 eingeweiht wurde. Die Bauzeit des Netzes sollte 20 Jahre betragen, die Kosten wurden 1960 auf 3,8 Mrd. Franken veranschlagt. Zeitplan und Kostenschätzung erwiesen sich schnell als zu optimistisch: Der für 1980 prognostizierte Motorfahrzeugbestand (0,8 Mio. Automobile, 0,2 Mio. Motorräder) wurde bereits 1965 übertroffen (Motorisierung), was eine Anpassung der Nationalstrassenkapazität nötig machte. Kostensteigerungen erzwangen eine Ausdehnung der Frist, um die Finanzierung durch Treibstoffzollgelder sicherzustellen.
Ab Anfang der 1970er Jahre regte sich politischer Widerstand gegen die als undemokratisch empfundene, zu wenig an den Bedürfnissen von Mensch und Umwelt orientierte Nationalstrassenplanung. Der Bau einiger Netzteile wurde in der Folge durch politische Entscheide in den Kantonen blockiert (z.B. A4 durch das Knonaueramt) bzw. durch Projektänderungen verzögert, andere strich der Bundesrat nach der Überprüfung des Nationalstrassennetzes durch eine eidgenössische Kommission (1979-1981) ganz aus der Planung. Das Nationalstrassennetz wurde bisher viermal erweitert, 1964 um den Gotthardtunnel (1980 eröffnet), 1970 um die Nord- und die Westumfahrung von Zürich, 1984 um die Transjurane und 2000 um die Prättigaustrasse. Der grösste Teil der Autobahnen wurde zwischen 1965 und 1975 gebaut. 2010 betrug die Länge des in Betrieb stehenden Autobahnnetzes 1790 km, was 94,6% der geplanten Gesamtlänge entspricht. Rund 1406 km sind zwischen vier- und siebenspurig.
Die verbliebenen Lücken im Nationalstrassennetz sollen bis 2025 geschlossen werden. Seit 1960 hat der Bund rund 61 Mrd. Franken für den Bau der Nationalstrassen ausgegeben. Weitere 12 Mrd. Franken flossen von 1985 bis 2005 in den Unterhalt und Betrieb. 1984 wurde mit der Autobahnvignette eine zusätzliche Finanzierungsquelle für die Nationalstrassen erschlossen, 1998 die Zweckbindung der Mineralölsteuererträge (ehemals Treibstoffzoll) auf Projekte des öffentlichen Verkehrs ausgeweitet. Mit der Neugestaltung von Finanzausgleich und Aufgabenteilung zwischen Bund und Kantonen gingen die Nationalstrassen 2008 ins Eigentum des Bundes über.