Kører man ad Nørrebrogade fra Kystvejen skifter vejen navn til Randersvej i krydset, hvor Nordre Ringgade møder Søndre Ringgade. Randersvej strækker sig til den lille landsby Ødum nord for Aarhus, hvor vejstrækningen igen ændrer navn til ’Landevejen’. Fra omkring Alling Å til Randers centrum betegnes vejstrækningen ”Gamle Århusvej”.
Landevejen til Randers blev anlagt omkring 1760, og hed oprindeligt Randers Landevej. I 1904 blev vejen omdøbt til Niels Ebbesens Vej til minde om den nørrejyske væbner, der fik status af dansk nationalhelt efter i 1340 at have hugget hovedet af den kullede holstenske greve Gerhard 3 i Randers.
Randersvej fik sit nuværende navn i forbindelse med en stor navneoprydning i byen i 1939. Byrådet ønskede strækningen fra Nørregadekrydset omdøbt til også at hedde Niels Ebbesens Vej, men gadens handlende modsatte sig.
Vejen udviklede sig efter en udvidelse i 1920´erne til en af de mest trafikerede hovedveje i byen, og flere tankstationer skød op langs vejen. I 1940 var vejen brolagt med chaussé.

Den daværende Niels Ebbesens Vej med Christiansbjerg Mølle og Christianskirken, 1933. Fotograf: Åge Fredslund Andersen. Den Gamle Bys billedarkiv

Indtil åbningen af den Nordjyske Motorvejs strækning (E45) fra Århus syd til Randers syd 27. juni 1994 udgjorde Randersvej hovedfærdselsåren mellem de to byer.