Az 1848-as szabadságharc után Pest rohamosan fejlődött, a polgárság szórakozásának kedvelt színtere, a Városliget közelebb került a városhoz. Odajutni viszont csak a szűk Király utcán és a Városligeti fasoron lehetett. Kossuth Lajos a Pesti Hírlap hasábjain már 1841-ben megfogalmazta egy leendő sugárút kialakításának szükségességét: "Mi szép és kényelmes leend . ez árnyas fasorok közt a Lánchídtól kezdve egész a Városerdőig mintegy parkban sétálni s kocsizni, kikerülve a szűk, ronda Király utcát."

Andrássy Gyula miniszterelnök 1868-ban vette kézbe a város fejlesztésének ügyét, amelyben többek között a városközpontot és a Városligetet összekötő útvonal is szerepelt. Az akkori Terézváros külváros volt, keskeny utcákkal, földszintes házakkal és melléképületekkel, a Felsőerdősortól kijjebb krumpliföldekkel és néhány nyaralóval. A Sugárút kialakítására több útvonal is kínálkozott, de a Lánchíddal elképzelt egyenes összeköttetés már nem volt lehetséges az akkoriban épülő Bazilika miatt, melynek lebontása szóba sem jöhetett.

A miniszterelnök felkérésére Reitter Ferenc mérnök készítette el a Budán és Pesten végrehajtandó legfontosabb városfejlesztési teendőkről és várható költségeikről szóló emlékiratot. A feladatok elvégzésére és összehangolására a Fővárosi Közmunkák Tanácsának létrehozását javasolta. A szervezet első főmérnökeként kidolgozta a főváros fejlesztésére 1871-ben kiírt nemzetközi pályázat követelményeit, és a nyertes pályaművek javaslatai alapján elkészítette az egész főváros szabályozási tervét, amelynek kivitelezését is ő irányította.

A leendő Sugárútra vonatkozó pályázatok közül a Közmunkatanács a Könyök utcai vonal mellett döntött. A tervezett út hossza 1218 öl (kb. 2320 m) volt, az útépítés költségét 1 millió, a kisajátításokét 7,2 millió forintra tervezték, az eladható telkeket 4,9 millióra becsülték. A Közmunkatanács a tervet és a költségvetést 1870 novemberében terjesztette a kormány elé, amely törvényjavaslatot nyújtott be az Országgyűlésnek. Bár a vitában felvetették a Duna-szabályozás, a kikötők, hidak, közraktárak elsőbbségét, végül 231:60 arányban megszavazták a Sugárút tervét. Az 1870/LX. törvénycikket Ferenc József uralkodó 1870. december 26-án írta alá, és erre a célra 3,3 millió koronát és 4,9 millió forint hitelt irányzott elő.

A kisajátítások 1871-ben kezdődtek meg, a következő évben létrejött a Sugárúti Építő Vállalat, és a kor neves építészeit kérték fel, hogy készítsék el az útvonalat szegélyező épületek tervrajzait. 1872-ben láttak hozzá az építkezéshez a Nyolcszög tér (mai Oktogon) feltöltésével, illetve 34 földszintes ház lebontásával. A Városliget és a Jókai tér közti szakasz 1873-ban nyílt meg, az első látványos épületegyüttes az Oktogonnál 1873-ra készült el. Az 1873-ban kitört gazdasági válság lassította a munkálatokat, majd az egyik tulajdonos csődje után a kivitelezés a Közmunkatanácsra szállt vissza.

1876-ig befejezték az útvonal teljes műszaki előkészítését és kivitelezését, augusztus 20-án ünnepélyes keretek között adták át a Sugárutat. Az úttestet a lovak patáinak védelmében fakockákkal, a járdát aszfalttal burkolták. Az átadáskor csak negyven ház állt, főleg a felső középosztály tagjai építkeztek a Sugárút külső részén, a villanegyedben. Később a kor neves építészei emeltek neoreneszánsz és eklektikus stílusú palotákat, amelyekbe arisztokraták, bankárok költöztek. Középület alig épült, kialakult a palotabérház típusa, hatalmas, fényűző első emeleti lakással.

Az útvonal mentén alakították ki az Oktogont, a Liszt Ferenc és a Jókai teret, a Köröndöt és a Hősök terét. Az Oktogonig többemeletes zárt házsor épült, a beépítés a Köröndig is zárt, itt kettős fasort és lovaglóutat is létrehoztak, onnan a Bajza utcáig előkertes zárt palotasor volt, azon túl - laza beépítéssel - egy-két emeletes kertes villák álltak. E tagozódás ma már kevésbé érvényesül, a villasort egyre jobban beépítették.

A Sugárúton soha nem járt villamos, bár a millenniumra készülve felvetődött ez a lehetőség is, a városvezetés azonban nem engedélyezte, hogy a gyönyörű utat sínekkel és villamosokkal csúfítsák el. Balázs Mór tervei nyomán a földalatti villamosvasút - a kontinensen elsőként- 1896-ra készült el.

Az útvonal mentén található Képzőművészeti Egyetem Rauchser Alajos és Láng Adolf, az Operaház Ybl Miklós tervei alapján épült. Az Oktogon négy épületét Szkalnitzky Antal, a Körönd első épületét Petschacher Gusztáv tervezte, a többit ennek mintájára emelték.

Európa egyik legszebb útvonalát átadásakor Sugárútnak hívták, majd 1885-ben Andrássy Gyula miniszterelnökről nevezték át. 1949-ben Sztálin út, 1956-ban Magyar Ifjúság útja, később Népköztársaság útja lett. Az Andrássy út nevet a rendszerváltás idején kapta vissza.

Az út teljes felújítása az 1980-as években vált szükségessé, az 1996-ig tartó felújítás során számos fát ültettek, felújították a földalatti teljes pályáját, új út- és járdaburkolatot, utcabútorokat és korhű kandelábereket szereltek fel.

Az Andrássy út az alatta haladó Millenniumi Földalatti Vasúttal és a Hősök terével együtt 2002-ben a világörökség része lett.