Der Wagenburgtunnel und die Wagenburgstraße stellen eine direkte Verbindung von der Innenstadt zum Stuttgarter Osten und dem Neckartal her. Dies führte infolge der Verkehrsentwicklung in den letzten Jahrzehnten zu einer hohen Verkehrsbelastung (35 000 bis 40 000 Kfz/Tag) und damit verbunden hohen Lärm- und Abgasbelastungen, insbesondere auch verstärkt durch die beidseitige dichte Bebauung. Durch die neue Verkehrsführung im Zusammenhang mit der Inbetriebnahme des Berger Tunnels (s. Punkt 18) ist die Verkehrsmenge deutlich zurückgegangen. Damit war es auch möglich, eine Fahrspur für das Parken freizugeben. Die Planungen für den Tunnel reichen zurück bis in die 20er Jahre. Während der Kriegszeit kam man 1940 zu dem Entschluss, den Höhenrücken, der sich zwischen dem Hauptbahnhof und den stark bevölkerten Stadtteilen im Osten erstreckt, als Großluftschutzraum Wagenburgtunnel auszubauen. Er wurde am Kriegsende von bis zu 15 000 Personen als Luftschutzraum benützt. Der Vollausbau der Südröhre für den Verkehr wurde 1954 vom Gemeinderat beschlossen. Die ursprünglich auch geplante Nordröhre wurde zurückgestellt. Mit 824 m war der Wagenburgtunnel bei seiner Fertigstellung 1957 der längste Straßentunnel in Deutschland.

Die Frischluftzufuhr erfolgt über einen unter den Fahrbahnen liegenden Frischluftkanal, wobei die Frischluft seitlich bodennah eingeblasen wird. Die Abluft wird über die Decke abgesaugt und über eigene Bauwerke am Ost- und Westportal ausgeblasen. Zur Klärung der Frage, ob für den Tunnel eine Belüftungsanlage überhaupt notwendig ist, wurde bei der Planung das Chemische Untersuchungsamt (Abt. Klimatologie) eingeschaltet, um durch Messungen u.a. mit Rauchkerzen die Notwendigkeit einer künstlichen Lüftung auch unter Einbeziehung des Höhenunterschiedes von Ost- und Westportal von 44 m zu prüfen. Als Hauptergebnis wurde festgestellt, dass bei einer Tagestemperatur von 12-15 Grad außerhalb des Tunnels praktisch keine Luftbewegung im Tunnel vorhanden ist. Bei höheren Temperaturen entsteht eine Luftbewegung von Ost nach West, bei tieferen von West nach Ost. Die natürliche Luftbewegung kann zu einzelnen Tagesstunden bis zu 4,5 m/s betragen. Auch bedingt durch die Kolbenwirkung des Gegenverkehrs, konnte somit auf eine künstliche Belüftung nicht verzichtet werden. Konzipiert wurde die Belüftung mit einer maximalen Leistung von 400 m³/s.