上行隧道一期工程1987年9月完工后，由隶属于原深圳市运输局领导的
深圳梧桐山隧道有限公司负责营运管理和开发建设。1994年7月，盐田港集团全资收购梧桐山隧道公司，并于1995年8月投资建设下行隧道（即二期工程）。1997年1月，盐田港集团将梧桐山隧道公司50%股权转让给香港达佳集团有限公司，梧桐山隧道公司变更为中外合资企业，经营期限30年。1997年6月，梧桐山隧道二期竣工并投入使用。
从1996年起，就有市人大代表和政协委员呼吁取消梧桐山隧道收费，2000年市三届人大会议上，101名代表联名提出议案，强烈要求取消梧桐山隧道收费，成为此届人大会议101号议案。2004年5月，原市交通局成立“深圳市路隧改革经营性收费路隧收购工作谈判小组”，正式启动梧桐山隧道经营权回收谈判。经过8年的反复谈判，深圳市政府终于以2．5亿元的成交价，收回梧桐山隧道，并决定于3月30日起将梧桐山隧道免费通行。