Nút giao này được đưa vào khai thác từ năm 2007. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, do lưu lượng phương tiện tăng đột biến nên thường xuyên xảy ra ùn tắc. Trong đó, hướng ùn tắc nặng nhất là từ Hà Nội đi Hải Phòng.

Để giải quyết tình trạng này, sau khi báo cáo và được sự đồng ý của Thủ tướng Chính phủ, Bộ GTVT đã tổ chức triển khai đầu tư xây dựng dự án điều chỉnh nút giao cũ giữa cầu Thanh Trì với Quốc lộ 5 thành nút giao liên thông khác mức dạng hoa thị hoàn chỉnh.

Cụ thể, các nhánh rẽở phía Bắc của nút giao sẽ giữ nguyên, bốn nhánh cầu cạn ở phía Nam (mặt cắt ngang từ 7,1 - 9,1 m) được xây mới để tách nhập đường Vành đai 3 với Quốc lộ 5. Riêng đoạn đường Vành đai 3 nối với nhánh cầu được mở rộng, quy mô 6 làn xe, vận tốc thiết kế 100 km/h. Đồng thời, dự án tiến hành thi công cải dịch đường sắt Hà Nội - Hải Phòng đoạn Km 11+205 - Km 13+208 về phía Nam khoảng 40 m và mở rộng mặt đường Quốc lộ 5 đoạn qua nút giao lên 60 m.

Tổng mức đầu tư của dự án hơn 890 tỷ đồng, được thực hiện bằng nguồn vốn ODA của Chính phủ Nhật Bản do Ban Quản lý dự án Thăng Long làm đại diện chủ đầu tư. Ngày 19/10/2014, gói thầu số 1 gồm các hạng mục chính của dự án: Xây dựng bốn nhánh cầu cạn, thi công mở rộng Quốc lộ 5, hệ thống tường chắn tại các vị trí lên - xuống cầu cạn trên Quốc lộ 5… đã được hai đơn vị trúng thầu là TCty Xây dựng công trình giao thông 4 (CIENCO 4) và TCty Thăng Long xây dựng với thời gian theo hợp đồng là 18 tháng.

Dự án có quy mô không lớn, nhưng trong điều kiện vừa thi công vừa phải bảo đảm an toàn tuyệt đối cho các phương tiện tham gia giao thông với mật độ dày đặc đi qua thì đây là một thách thức không nhỏ đối với nhà thầu.