Szeroką trasę o przebiegu podobnym do dzisiejszej Łazienkowskiej planowano już na przełomie lat 20 i 30 XX wieku. Kiedy w 1930 r. rozpoczęto przenoszenie warszawskiego lotniska z Pola Mokotowskiego na Okęcie zdecydowano o zabudowie dotychczas niezagospodarowanych wolnych przestrzeni na południe od dzisiejszej ulicy Nowowiejskiej i na zachód od Polnej. Planowano zbudować tu między innymi Świątynię Opatrzności Bożej oraz zespół reprezentacyjnych gmachów państwowych.
Nowa dzielnica miała początkowo nazywać się Sejmową, jednak wraz z rozwijającym się kultem byłego Naczelnika nazwaną ją Dzielnicą Marszałka Piłsudskiego. Aleją Piłsudskiego miała nazywać się arteria wiodąca od pomnika Marszałka na Placu Na Rozdrożu (który planowano przemianować na Plac Wolności) do Świątyni Opatrzności Bożej (gdzie planowano pochować zmarłego przywódcę). Przedłużeniem trasy miała być istniejąca ul. Opaczewska, której obecna szerokość odpowiada przedwojennym planom i pokazuje skalę rozmachu ówczesnych urbanistów. Kolejną ważną ulicę wytyczono z północy na południe przedłużając ówczesną (do 1935 r.) ul. Topolową. Obecnie planowanym jej przebiegiem wiodą Aleje Niepodległości.
O przeprowadzonych pracach pisał w lutym 1939 r. dziennik "Kurjer Warszawski": "wykonane już zostały dwa odcinki tej arterii pomiędzy ul. Marszałkowską i Polną oraz na dawnym lotnisku od pola wyścigów konnych do przecięcia z Aleją Niepodległości". Wzdłuż trasy miały stanąć gmachy, między innymi Biblioteki Narodowej. Budynki miały być sześciokondygnacyjne, ale już zabudowa Alei Stefana Batorego (której fragment istnieje do dziś pod nazwą ulicy), miała być siedmiopiętrowa. Jedną z największych budowli miał być wieżowiec Polskiego Radia zaplanowany przy pl. Unii Lubelskiej.
Wojna przerwała rozpoczęte prace. Niektóre koncepcje komunikacyjne zostały zaadaptowane w czasie budowy Marszałkowskiej Dzielnicy Mieszkaniowej (ukończonej w 1952 r.) projektu Józefa Sigalina. Wtedy to powstające budynki przy obecnym dwupoziomowym skrzyżowaniu Marszałkowskiej z Trasą Łazienkowską postawiono w odległości odpowiedniej do wytyczenia między nimi projektowanej arterii. Przeprowadzono wtedy również regulację ulic na Saskiej Kępie oraz Grochowie.
W 1968 r. rozpoczęto prace nad budową nowej trasy i mostu przez Wisłę. Po pół roku prace wstrzymano. W 1971 r. ekipa Edwarda Gierka zdecydowała o kontynuowaniu budowy. Po trzech latach, 22 lipca 1974 r., oddano do użytku most. Autorami projektu trasy byli Józef Lemański, Krzysztof Łubieński i Wiesław Rososiński.
Co ciekawe, przedsiębiorstwo Dyrekcja Budowy Trasy Mostowej – Łazienkowskiej przekształcano w kolejnych dekadach w Dyrekcję Budowy Tras Komunikacyjnych (na czas budowy Trasy Toruńskiej), Generalną Dyrekcję Budowy Metra (na czas budowy pierwszej linii) i wreszcie Metro Warszawskie Sp. z o. o. - pod tą nazwą funkcjonuje obecnie.