A Várhegy Alagút ötlete Novák Dániel mérnöktől származik, aki még 1837-ben egy alagúttal akarta összekötni Pestet és Budát. Széchenyi István 1842-ben látta elérkezettnek az időt, arra hogy megkezdjék a fúrásokat a Várhegy alatt. Az Alagút létrehozása szorosan összefüggött a Lánchíd építésével, hiszen csak így lehetett teljes értékű kapcsolatot teremteni Pest, valamint Buda belső részei, a Viziváros és a Tabán között. Addig a Pestről érkezők, akik az 1830-ban felállított, 43 dereglyére erősített hajóhídon átkeltek a budai oldalra, csak úgy juthattak el a Krisztinavárosba és a budai hegyvidékre, ha megkerülték az egész Várhegyet.

A végleges terveket 1845-ben Adam Clark skót-angol mérnök készítette el, a munka megkezdését azonban megakadályozta az 1848-as forradalom. 1850-ben Ürményi József császári és királyi kamarás alagút-társaságot szervezett az alagút megépítésére, mégis csak évekkel később kezdődött el a munka, amelyhez "Ő Császári és Királyi felsége 800 mázsa lőport ingyen parancsolt kiszolgáltatni". Az Alagút építkezésének vezetője is Clark volt.

A közvélemény kezdettől fogva attól félt, hogy a kétfelől elkezdett földmunkák nem fognak találkozni, és azt beszélték, hogy a munkások majd egymást fogják keresgélni a hegy belsejében. Ezért a Helytartótanács először egy egyméter széles próbaalagút ásását írta elő. Clark mindezen csak nevetett, s a tetőn, a Szent György téren mélyített 39 méter mély aknából is hordatta ki a sziklát. Az előírtnál nagyobb iránytárnót épített, majd angol módszer szerint 3-4 méterenként függőleges feltöréseket készített, a főte (a bányatérséget általában "felülről" a bányatérségben járók feje fölött lehatároló kétdimenziós kőzetfelület) alatt új járatot hajtott, végül kialakította a két oldalt.

A bányászok által a vájatok között meghagyott vékony falat az Alagút Rt. vezetősége előtt bontottak ki 1853. október 25-én. A bejáratokat fellobogózták a császári mérnökigazgatóság altábornagy képviselői és a császári pénzügyigazgató tiszteletére. Ürményi József az alagút-társaság elnöke Széchenyi Istvánt éltette, majd a munkások kibontották a válaszfalat, s a vendégek átmentek az alagúton a túloldalra. Ezután havonta egyszer, vasárnap, kevés pénzért átengedték a közönséget az épülő alagúton.

A kitermelt követ a Duna rakpartjának kiépítéséhez használták fel. Hét és fél hónap alatt fúrták át a Várhegyet, melynek szélessége 9,5 méter, hossza 349,66 méter volt. Magassága középen 7,83 méter lett, ezt a bejáratok felé a világítás érdekében 10,6 méterre növelték, de belül így is gázlámpákra volt szükség. Az Alagút mintegy 6 m-t lejt a Duna felé, hogy a vízelvezetés ne okozzon gondot. Keleti kapuzata klasszicizáló stílusban készült el, két-két dór oszloppal díszített, kiugró oldalrizalit között fél-elliptikus nyílással, rusztikus kerettel, oroszlánfejes zárókővel, háromtagú, fogsoros mintájú főpárkánnyal.

Az Alagút-utca felőli kaput Frey Lajos tervezte romantikus stílusban. Az Alagútban 1857. márciusban megindult a gyalogos közlekedés, 1857. április 30-án adták át a közúti forgalomnak. Az áthaladásért a hídvámhoz hasonló díjat kellett fizetni, a gyalogosoknak egy, egylovas kocsiknak 3, kétlovasoknak 6 krajcárt. Az Alagút Rt. vállalkozása anyagilag is sikeresnek bizonyult, a város dicsősége azonban még ennél is fontosabb volt, hiszen olyan építményt hoztak létre, amilyet "a birodalom egyetlen fővárosa sem tud felmutatni", még Bécs sem. A korabeli "uracsok és arszlánnők" szívesen kocsiztak arra, a környék esti kivilágítása újszerű hangulatot árasztott.

Az építmény teljesen csak 1858-ban készült el, a kapuzatokat Reitter Ferenc fejezte be. A teljes költség 524 ezer forint volt, az első két hónap bevétele majdnem 6000 Ft-ra rúgott. Az Alagút Rt.-t 50 év után, 1907-ben átvette a főváros, de az alagútpénzt 1918-ig fizetni kellett. 1944-ben a német katonák itt rendezték be harcálláspontjukat. A háborúban az Alagút erősen megrongálódott, nyugati kapuzata 1944-45-ben teljesen elpusztult. 1949-ben állították helyre Benkhart Ágost tervei alapján. Az 1973-as teljes rekonstrukció során az egész falazatot felújították, szellőzőrendszert építettek be, amely középen, a párhuzamosan futó tárón át 2600 m³ levegőt nyom ki, mivel a gépkocsiforgalom szinte elviselhetetlenné tette az átjáróban a lélegzést. Az összegyűlő talajvíz elvezetésére csőhálózat létesült.