2007年4月，延安东路隧道东西通道批复立项；同年12月开工建设。

2009年8月15日，延安东路隧道江西中路引桥段施工。

2015年8月，延安东路隧道北线恢复通车，南线也将开始封闭施工；同年12月25日，延安东路隧道恢复浦东往浦西方向的通行，实现双线双向通行。

延安东路隧道是上海连接浦东与浦西，跨越黄浦江的一条主要道路，隧道浦西出口位于延安路福建中路口，浦东出口则位于世纪大道荣成路口，直接连接浦东大道地道。

延安东路隧道由南线和北线2个隧道组成。

延安东路隧道南线全长2261米，北线全长2207米，双车道设计通行能力2400辆/小时，行车速度50千米/小时。

延安东路隧道设计通过能力按满足客运量每小时5万人次，即通过铰接式公共汽车每小时420辆（相当客货混合车辆双向每小时1000辆次） 计算。车道宽7.5米，净高4.5米。路面承载力为汽车—20级及300吨平板车。设计最大行车速度每小时40公里，最小限速每小时20公里。车道纵向坡度为3%。

隧道主体结构按5级人防标准设计。隧道口及竖井通风口、人员出入口均设置防护门。设备用房设在地面。

圆形隧道为单层预制装配式钢筋混凝土结构，外径11米，内径9.9米，由8块预制钢筋混凝土管片拼装成圆环，每环宽度1米，管片厚度0.55米。每块管片间用螺栓连接，管片接缝用氯丁橡胶弹性密封垫。在曲线段采用楔形管片，圆环的封顶块采用半纵向插入式。管片尺寸精度为±1毫米。

隧道出口引道位于延安东路北侧，宽7.5米，纵向坡度2.4%；隧道进口引道位于延安东路南侧，宽6米，纵向坡度3.5%。隧道内通风采用全横向模式。

通风系统设置14台大型立式轴流隧道风机及配电设备。

给排水和消防系统设排水泵房6座、消防泵房2座，隧道沿线安装消防栓、水成膜泡沫灭火枪及灭火机。

照明系统由浦东、浦西引道设140只钠灯、隧道内2条3000支荧光灯管组成光带、洞口186只高压钠灯加强照明段共同组成。

供电系统的电源由市电网中3座变电站提供，3路电源可以互相补给。变电站共安装10千伏高压柜31台，10千伏/3千伏风机变压器4台，10千伏/0.4千伏动力变压器6台，电容器柜8台，升压柜4台，以及集控、远动的变配电设施。

交通监控系统共安装51台内部紧急电话及总机，17音区有线广播10台，摄像机39台和控制设备，以及各类报警装置。

2000年5月1日，延安东路隧道取消设卡收费。

延安东路隧道贯彻“客运为主，货运为副”的运营原则。运营经过3个阶段：1988年12月，试通车阶段，以通行公交车辆为主，社会少数客、货车辆凭证通行；1989年5月，隧道向社会全面开放，大小客车取消凭证限制，货车凭证晚间通行；1990年5月1日起，增加公交无轨电车通行。

1989年，延安东路隧道通车量158万辆次，收费386万元。

1995年，延安东路隧道通车432万辆次，收费5498万元。

1989年5月～1995年年底，延安东路隧道共通过各类车辆4087万辆次。

1991年4月，通过国家验收，认为“隧道选址正确，总体设计合理，隧道与城市主干道连接畅通。隧道结构、隧道防水的设计和施工达到80年代同类隧道的国际先进水平”。

1991年，延安东路隧道北线工程获国家金质奖。

1999年，延安东路隧道南线工程获国家银质奖。

延安东路隧道工程先后被评为1949～1989年上海市十佳建筑之一、上海市优质工程金质奖、国家优秀设计奖、鲁班奖。

针对延安东路隧道设计、施工、设备制造中的技术关键，市隧道设计院、市隧道公司共进行了40项试验研究，其中软土地基注浆加固、淤泥质粘土中圆形结构模型动力试验、直径11.3米网格挤压型盾构掘进机、1∶1实体装配式衬砌整环(水平、垂直)试验、高精度钢筋混凝土管片钢模、821遇水膨胀弹性防水材料、851涂膜防水胶及其施工技术、TZS水溶性聚氨脂注浆防水技术、钻吸法沉井施工工艺、硅粉回收及在混凝土中应用等10项科研项目获得国家、建设部、上海市科技成果进步奖。