2010年4月，中国国家高速公路网线路完成统一命名、编号，包括北京市绕城高速公路（北京六环路）。

2013年6月20日，中华人民共和国交通运输部颁布《国家公路网规划（2013—2030年）》，北京市绕城高速公路规划不变。

2017年9月7日，中华人民共和国原国家质量监督检验检疫总局（已并入市场监督管理部）颁布《公路路线标识规则和国道编号》（GB/T 917—2017，取代GB/T 917—2009），由于对城市环线的编号原规则存在编号跨省可重复利用所产生的管理和发布信息混乱的问题，本次修订采用与联络线相一致的编号方式，对管理部门认定的绕城环线（含直辖市、省会城市、计划单列市以及管理部门认定可设置国家高速城市绕城环线的城市）进行梳理，按主线前进方向顺序统一编号，其余地级城市绕城环线为省级高速公路，北京市绕城高速公路编号为（全国统一编号的）“国家高速G4501”。12月，北京环球主题公园增设京哈高速、六环路立交节点工程开工建设，北京市绕城高速公路与北京环球主体公园节点新增张家湾北互通。

2019年12月，北京市绕城高速公路组成段东六环改造工程开工建设，该工程位于北京市通州区，贯穿北京城市副中心南北，线路全长16千米，分为加宽段和入地改造段，其中盾构区间约7.4千米。

2020年5月13日，北京市绕城高速公路组成段东六环路地下化改造工程进入入地改造阶段。

2021年8月20日，北京市绕城高速公路（北京六环路）张家湾北互通建成通车。

2022年6月10日零时起，京通快速路、通燕高速公路出京方向改为免费通行、进京方向早高峰时段7:00-9:00正常进行收费，其余时段免费通行。京哈高速公路六环路内路段双方向、全时段免费通行。11月6日，北京东六环路地下化改造工程东线隧道“运河号”盾构机冲破1.5米厚的地连墙精准出洞，标志着“运河号”盾构机中间井顺利接收，东线盾构隧道实现首段贯通。

2023年2月19日，北京东六环路地下化改造工程施园立交至环球东立交段建成通车。8月21日，东六环路地下化改造工程迎来重大进展，国产最大直径盾构机“运河号”长达742天的地下攻坚之旅正式落下帷幕，东线盾构隧道顺利完成接收，至此东线盾构隧道全线顺利贯通。

北京绕城高速公路全长约187.6公里，连接顺义、通州、亦庄、大兴、房山、门头沟、昌平等区，形成闭环。

北京六环路全环建成运营，标志着北京高速公路网架构基本建成，路网整体功能将得到较大提升。

北京六环路全线设计标准为双向四车道高速公路，限速100千米/小时。

西六环段西六环的良乡到寨口段全长38.28千米，是六环路最后一段，也是施工难度最大的一段，山区路段较多，连通房山、门头沟、昌平和海淀地区。

东六环段入地改造项目南起京哈高速施园桥，北至潞苑北大街疃里桥，全长约16千米，将原有双向四车道拓宽改造为双向六车道，其中张采路北（万盛南街）至潞苑二街北之间的9.2千米道路将进行入地改造，入地段地面段建设成为高线公园并改造成为慢行系统。东六环地下空间环境复杂，控制因素多，其中隧道段要连续下穿京津公路、通三铁路、滨河路、北运河、广渠路、地铁6号线、京秦铁路、通胡路、减河、通燕高速、京榆旧线等，与12条道路、11条轨道、3条河道相交。

东六环地下化改造工程入地隧道长9.2千米，采用分离式双洞布置，每洞布置3条车道分为三层，上层为排烟通道、中间层为行车通道、下层为疏散救援通道；全隧布置于现东六环西侧绿化带下方，采用盾构法施工，盾构段长7.4千米，隧道管片外径达到了15.4米，建设期间是中国国内直径最大的盾构隧道，并应用了当时中国最大盾构机“京华号”（2020年9月27日在湖南省长沙市下线）。