รายนามท่านอธิบดีตั้งแต่เริ่มสถาปนากรมทางหลวงจนปัจจุบัน  มีดังต่อไปนี้

1. พระยาสวัสดิ์วรดิถี หรือหม่อมอนุรุชเทวา (ม.ร.ว.สายหยุด สนิทวงศ์) พ.ศ.2455-พ.ศ.2457

2. มหาอำมาตย์โท พระยาสารศาสตร์ศิริลักษณ์ (สรรเสริญ สุขยางค์) พ.ศ.2458–พ.ศ.2470

3. อำมาตย์เอก พระยาเสถียร ฐาปนกิจ (ดวง บุนนาค) นายช่างเอกหัวหน้ากรมทาง พ.ศ.2470–พ.ศ.2484  

4. หลวงเดชาติวงศ์วราลักษณ์ (พันตรีหม่อมหลวงกรี เดชาติวงศ์) พ.ศ.2484–พ.ศ.2486

5. อำมาตย์เอกพระพิศาลสุขุมวิท (ประสบ สุขุม) พ.ศ.2486–พ.ศ.2487

6. รองอำมาตย์เอก นายปฐม คชเสนี เริ่มใช้ชื่อกรมทางหลวง พ.ศ.2487–2489

7. หลวงเพชรเกษมวิถีสวัสดิ์ (แถม เพชรเกษม) ยุคนี้ใช้ชื่อกรมทางหลวงแผ่นดิน พ.ศ.2489-พ.ศ.2496

8. พลตรีหาญ อุดมสรยุทธ์ พ.ศ.2496–พ.ศ.2500

9. พลโทเสถียร พจนานนท์ พ.ศ.2500–2 ม.ค.2507

10. นายอุทัย วุฒิกุล กลับมาใช้ชื่อว่า กรมทางหลวงอีกครั้ง โดยตัดคำว่า “แผ่นดิน” ออก พ.ศ.2507–พ.ศ.2512

11. นายเฉลียว วัชรพุกก์ พ.ศ.2512–พ.ศ.2522

12. นายเสรี สืบสงวน พ.ศ.2522–พ.ศ. 2526

13. นายมนัส คอวนิช พ.ศ.2526–พ.ศ.2527

14. นายจำลอง ศาลิคุปต์ พ.ศ.2527–พ.ศ.2529

15. นายเสถียร วงศ์วิเชียร พ.ศ.2529–พ.ศ.2533

16. นายศรีพร คำหมาย พ.ศ.2533–พ.ศ.2535

17. นายสนั่น ศรีรุ่งโรจน์ พ.ศ.2535–พ.ศ.2539

18. นายประพล สมุทระประภูต พ.ศ.2539–พ.ศ.2540 

19. นายศรีสุข จันทรางศุ พ.ศ.2540–พ.ศ.2543

20. นายลิขิต ขาวเธียร พ.ศ.2543–พ.ศ.2544

21. นายจารึก อนุพงษ์ พ.ศ.2544–พ.ศ.2545

22. นายเทิดศักดิ์ เศรษฐมานพ พ.ศ.2545–พ.ศ.2548

23. นายชัยสวัสดิ์ กิตติพรไพบูลย์ พ.ศ.2548–พ.ศ.2549

24. นายทรงศักดิ์ แพเจริญ พ.ศ.2549–พ.ศ.2550

25. นายนิกร บุญศรี พ.ศ.2550–พ.ศ.2551

26. นายสุพจน์ ทรัพย์ล้อม พ.ศ.2551-พ.ศ.2552

27. นายวีระ เรืองสุขศรีวงศ์ พ.ศ.2552-พ.ศ.2554

28. นายวันชัย ภาคลักษณ์ พ.ศ.2554-พ.ศ.2555

29. นายชัชวาลย์ บุญเจริญกิจ พ.ศ.2555-พ.ศ.2556

30. นายชูศักดิ์ เกวี พ.ศ.2556-พ.ศ.2557
31. นายธานินทร์
 สมบูรณ์ พ.ศ.2559-ปัจจุบัน