関門海峡早鞆（はやとも）ノ瀬戸は、その幅わずか700ｍに過ぎませんが、瀬戸内海ののど部に位置するため潮の流れが速く、本州と九州の隔たりを一層大きいものにしていました。これを海底隧道によって直接結ぶことは国民の久しく念願していたところであり、自動車交通の発達に伴い、道路隧道の速やかなる開通が切に望まれていました。

最初の壁は、昭和１５（1940）年に遭遇した「洞窟」です。

花崗岩層と3つの断層破砕帯を抜いて石灰岩層に入り、立坑から200ｍのあたりに差し掛かったとき、突然前面の岩盤が揺らぎ出したと思う間もなく、ものすごい勢いで水が噴き出してきました。見ると直径１ｍばかりの穴がぽっくりと口を開けています。慌ててコンクリートの塊を投げ入れて口を塞ぎ、セメント180袋に火山灰を混ぜたものを３日間注入してようやく水が止まりました。
調査の結果、この穴は前後に無限に続いていることが分かり、鍾乳洞と思われました。

次に問題となったのは、昭和16年に対面した「断層破砕帯（だんそうはさいたい）」です。
断層破砕帯とは、地震を引き起こす断層が発生し、その付近に玢岩（ひんがん）が分布する帯状地質をいいます。
断層破砕帯の掘削は、落盤を防ぐために厚い松板を天井に打ち込み、これを支保工（しほこう）で支えるという手作業の「縫い地工法」で掘り進めるしかありませんでした。

さらに昭和27（1952）年８月、大きな掘削面をもつ作業鋼製架台ジャンボーを使いダイナマイトの準備を行っている最中、電気アースの不良により爆破事故が発生しました。作業員は高能率のジャンボーに期待していましたが、死亡事故となってしまったため従来の工法に戻すこととなり、またしても工事は遅れることになりました。

完全開通まで5年となった昭和28（1953）年11月、下関側の椋野（むくの）立坑工事現場の地滑りで２人が生き埋めとなる大事故が発生しました。

この換気立坑は建設会社の間組（はざまぐみ）に請け負わせていたもので、できあがった直径10ｍのコンクリートの井筒を40ｍの深さに埋め込んでいたとき、前夜からの雨で緩んでいた地盤が突然地滑りを起こし、重さ800tもあろうかというコンクリートの井筒が、穴に吸い込まれるように落ちて行きました。穴の周縁に立っていた十数人の作業員は地面が動きだしたため這うようにして難を逃れますが、逃げ遅れた３人が巻き込まれてしまいました。

本州と九州を結ぶ大切な関門国道トンネルですが、完成までは苦難の連続であり、建設工事は21年の長きにわたり、その間に失った人命は53名にも上ります。

当時開通していた水底道路トンネルは西欧に4例しかありませんでした。しかも海底での事例もありませんでした。そのため、欧米の先進技術を導入するという安易な環境ではなく、独自の技術を開発、施工を続けるしかなかったのです。

独自技術の中でもトンネル内の換気で開発した「軸流可変ピッチ送風機」は、現在一般的な装置となっている「ジェットファン」の先駆けとなりました。完成時に現場見学した西欧の記者たちは「日本の技術、恐るべし」と記事にしたとされています。

当時は国道の縦断勾配は特別の場合を除き４％を標準としていました。外国の水底トンネルの例も３～４％であったため４％を基準に計画しました。
海底部の最深部が門司立坑寄りにあり、この位置で土被りをいくら採るかが大きい問題となったはずです。深浅測量で水深は分かっていましたが海底面に基盤が露出しているものか、堆積層の厚さがいくらあるかが問題でした。特殊潜航艇で調査した結果、最深部は転石層で2.5ｍと推定し、掘削径12ｍに対し基盤厚を13ｍとし土被りを15.5ｍとして縦断線形を決めました。縦断勾配は下関側の分岐区間の４％を除き他は3.84％としました。

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