Vēsturnieki par pirmajām ceļazīmēm (ja par tādām neuzskata akmeņus ar uzrakstu „Pa kreisi jāsi – zirgu pazaudēsi…") uzskata ceļa stabus, kas norādīja virzienu vai attālumu līdz apdzīvotajai vietai. Senie romieši pie visiem impērijas ceļiem bija uzslējuši akmens stabus, lai ikviens ceļotājs zinātu, cik tālu atrodas Kapitolija kalns Romā. „Visi ceļi ved uz Romu!"
Ceļazīmes, ko esam paraduši redzēt mūsdienās, parādījās reizē ar motorizētajiem braucamajiem. Stāsta, ka viens no ceļazīmju radītājiem esot bijis Skotlendjards Anglijā. Zīmes rādīja kustības noteikumus zirgu pajūgiem un pirmajiem automobiļiem. Pirmās bijušas aizlieguma un satiksmes priekšrocības zīmes. Pēc citas versijas – pirmās ceļazīmes parādījās Parīzes ielās 1900. gadā. Tās bija zili vai melni kvadrāti, uz kuriem bija uzzīmēti simboli, kas brīdināja par dzelzceļa pārbrauktuvi, bīstamu pagriezienu vai nelīdzenu ceļu. 1909. gadā Francijas galvaspilsētā notika konference, kurā apsprieda automašīnu kustības jautājumus un izstrādāja „Automobiļu pārvietošanās starptautisko konvenciju". Konference kā starptautiskas apstiprināja četras ceļazīmes: „Nelīdzens ceļš", „Straujš pagrieziens", „Krustojums" un „Dzelzceļa pārbrauktuve". Zīmes bija jāuzstāda 250 metru pirms bīstamā ceļa posma taisnā leņķī pret kustības virzienu. 1926. gadā četras pirmās zīmes papildināja ar vēl divām: „Neapsargāta dzelzceļa pārbrauktuve" un „Apstāšanās obligāta", bet 1931. gadā to skaitu palielināja jau līdz divdesmit sešām. Tās sadalīja trijās grupās: brīdinošās, noteicošās un norādošās. Tad arī izveidojās vienota Eiropas ceļazīmju sistēma, kurai ASV pievienojās tikai 60. gados.
Laika gaitā dažas zīmes ir izzudušas. Tā galvaskauss ar diviem sakrustotiem kauliem kādreiz brīdināja par nāves briesmām – ceļa tuvumā esošu bīstamu kalnu aizu vai purvu.
Tagad ceļazīmes visā pasaulē ir līdzīgas, un ceļotājiem nav problēmu saprast satiksmes noteikumus arī ārzemēs. Tiesa, dažās valstīs ir ieviestas savas, tikai to ceļiem raksturīgas zīmes, neaizmirstot gan, ka šīm zīmēm jābūt saprotamām arī citu valstu autovadītājiem. Tā kopojošos aļņu attēls Zviedrijā vai krokodils Austrālijā varbūt izraisīs smaidu, bet ļoti uzskatāmi brīdinās autovadītāju par to, kādi pārsteigumi viņam var gadīties šajā ceļa posmā. Savukārt ASV simbolus uz ceļazīmēm papildina uzraksti.
Latvijā pirmās ceļazīmes parādījās 1911. gadā; tās pārsvarā izvietoja ap Rīgu, kur bija dzīvāka satiksme.
Ar ceļazīmēm un daudz ko citu ar ceļu saistītu var iepazīties Latvijas ceļu muzejā Šlokenbekā, Tukuma tuvumā.