Dolnośląski odcinek A4 jest bardzo obciążony ruchem, dlatego rozpoczęto opracowanie studium techniczno-ekonomiczno-środowiskowego rozbudowy szlaku.

Ze względu na wzajemne oddziaływanie na siebie dróg S5 i A4, dokumentacja prowadzona jest jednocześnie dla odcinka A4 od węzła Legnica Południe do węzła Wrocław Wschód/Stary Śleszów o długości ok. 80 km oraz dla drogi ekspresowej S5 Bolków - Sobótka o długości ok. 50 km.

Przeanalizowane zostaną trzy warianty budowy lub rozbudowy A4 wraz z budową S5:

Wariant 1

Przewiduje rozbudowę w istniejącym śladzie autostrady A4 od węzła Legnica Południe do węzła Wrocław Wschód oraz budowę nowej drogi ekspresowej S5. Wariant ten zakłada, że autostrada A4 będzie wyposażona w dwie jezdnie po trzy pasy ruchu wraz z pasem awaryjnym, a węzły i obiekty inżynierskie będą przebudowane.

Wariant 2

Przewiduje rozbudowę w istniejącym śladzie odcinka A4 od węzła Legnica Południe do projektowanego węzła Wichrów. Na odcinku od projektowanego węzła Wichrów do węzła Stary Śleszów wariant 2. przewiduje budowę autostrady A4 w nowym korytarzu.

Wariant 3

Przewiduje rozbudowę w istniejącym śladzie odcinka A4 od węzła Legnica Południe do projektowanego węzła Wichrów. Na odcinku od węzła Wichrów do węzła Stary Śleszów wariant 3. przewiduje budowę autostrady A4 w nowym korytarzu. Droga ekspresowa S5 w tym wariancie połączy się z projektowaną autostradą A4 w węźle Mirosławice oraz z S3 w węźle Bolków.
Wszystkie warianty A4 i S5 zostaną zaprojektowane w taki sposób, aby przebiegały możliwie jak najdalej od zabudowań, z zachowaniem dróg poprzecznych łączących miejscowości. Ponadto warianty 2. i 3., które przewidują budowę A4 w nowym korytarzu, będą omijały obszary Natura 2000.
Realizacja tego przedsięwzięcia inwestycyjnego planowana jest w latach 2026-2029/2030.

Autostrada A4 stanowi jeden z najważniejszych elementów układu komunikacyjnego Dolnego Śląska.

Dolnośląski odcinek A4 od Wrocławia do Krzyżowej o długości ok. 105 km wybudowany został w latach 30. XX wieku, co sprawia, że nie spełnia w pełnym zakresie warunków technicznych przewidzianych dla autostrad, m. in. nie posiada pasa awaryjnego (występuje on tylko na krótkich odcinkach), brakuje Miejsc Obsługi Podróżnych. Natężenie ruchu dochodzi do 100 tys. pojazdów na dobę.

Nowy odcinek S5 na terenie Dolnego Śląska będzie przedłużeniem istniejącego obecnie odcinka od Korzeńska do węzła Wrocław Północ na Autostradowej Obwodnicy Wrocławia A8.