La diferencia fundamental entre autovía y autopista es que esta última está especialmente proyectada, construida y señalizada para la exclusiva circulación de automóviles. A tal efecto, un automóvil es un vehículo motor que circula sin carriles y sin conexión a una fuente exterior de energía, excluyéndose de tal calificación los ciclomotres, coches de minusválidos y los tractores y demás maquinaria agrícola que, por lo tanto, tienen prohibido circular por las autopistas.
En España, la Ley de Carreteras de 1988 modificó la definición de autovía de la antigua Ley de 1974 para posibilitar la conversión en autovías de las nacionales radiales (N-I a N-VI) mediante una duplicación simple de calzada de las mismas y variantes a población. Para ello se debería ser más flexible con el trazado resultante y dicha infraestructura debería ser utilizada no sólo por los automóviles, sino también por los vehículos que expresamente excluye esa definición. Esto es debido a que al duplicarse las carreteras radiales sin vía alternativa no podía prohibirse la circulación de los mismos.
Estas grandes limitaciones que se autoimpusieron las autovías para poder duplicar las carreteras radiales han ido superándose con el devenir el tiempo y actualmente las características de trazado de las nuevas autovías proyectadas no tienen prácticamente diferencia alguna con las de las autopistas.
Las limitaciones de velocidad en autovías y autopistas se determinan de acuerdo a la legislación vigente, siendo la velocidad máxima de 120 km/h como criterio general, pudiéndose limitar por cuestiones de seguridad en determinados tramos. Dicha minoración de velocidad máxima puede afectar tanto a autopistas como autovías.
El criterio de peaje no es determinante a los efectos de clasificar una vía como autopista o autovía. Sí puede decirse que las autovías no son de peaje (gratuitas), pero pueden existir autopistas que no sean de peaje.
En la conversión de las nacionales no radiales en autovías con reposición del trazado antiguo de la misma está llevando aparejada la prohibición de circulación por la misma de vehículos que no sean automóviles, que deberán circular necesariamente por el trazado antiguo.
Esto ha llevado a que, en la práctica, no haya diferencia alguna entre las autovías de última generación y las autopistas gratuitas, como un proceso lógico de la evolución de las características de las infraestructuras en la búsqueda de la mejora de la seguridad de las mismas.