L'autodromo Vallelunga nacque nel 1951 dalla trasformazione di un ippodromo a Campagnano di Roma. La prima corsa automobilistica ivi fu disputata il 9 dicembre su una pista di sabbia. Nel 1957, sul progetto di Piero Taruffi, fu realizzata la pista in asfalto che prevede due tracciati (Internazionale e Club). Nel 1961 Società Vallelunga (ancora di proprietà della famiglia Pesci) stipula un accordo con il comune di Campagnano di Roma per raddoppiare la lunghezza del tracciato. Nel 1967 fu aggiunta una nuova curva quando il tracciato divenne proprietà dell'Automobile Club d'Italia. Nel 1970 viene invertito il senso di marcia e vengono realizzare le palazzine dei box, della direzione gara, la sala stampa ed una tribuna. Altre innovazioni del tracciato furono apportate nel 1971.
Nell'estate 2005 si sono conclusi gli importanti lavori di ristrutturazione ed ampliamento: è stata realizzata una nuova torre direzione corsa, sono state ampliate vie di fuga e migliorate le infrastrutture, e soprattutto è stato aggiunto un chilometro di pista: dall'uscita della curva "Cimini 2" non si prosegue più dritto ma si piega in salita procedendo per un breve rettilineo quindi si curva a destra nella curva "Campagnano", si affronta un breve rettilineo che tramite la curva "Soratte" si riallaccia al vecchio circuito all'altezza della "Trincea". Si è così raggiunta la lunghezza totale di 4.085 m per le auto e 4.110 m per le moto. 
Nell'estate 2006 sono stati realizzati nuovi box. Nel 2007 e nel 2008 l'autodromo ha ospitato una tappa del Campionato mondiale Superbike. Per questa occasione sono stati ampliati il rettilineo di partenza e la sala stampa, e sono state realizzate nuove tribune.