海上，至碣石，自辽西历北边九原，归于甘泉”（《汉书》卷6《武帝纪》），所走的正是直道。
这次巡幸，司马迁曾经随行，故而能将直道的起讫地点明确记载下来，并说“行观蒙恬所为筑长城亭障，堑山堙谷，通直道，固轻百姓力矣”（《史记》卷88《蒙恬列传》），对秦人开辟直道的利弊得失进行了历史总结。
西汉时期不仅积极利用秦时所修的直道防御匈奴南犯，而且对于直道的维护也曾有所着力。据《汉书?地理志》记载，当时在北地郡新增了直路县和除道县，这两县正分别设在了子午岭段直道的南北两端，显然是为了加强对直道的控制。
直道的修筑，不仅沟通了中央与北疆的联系，加强了对北部边疆地区的管理，也推动了南北经济文化的交流，进而促进了秦汉时期阴山地域的经济开发。