Oddział GDDKiA w Zielonej Górze, któremu podlega całość inwestycji, rozpoczął przygotowania projektu dobudowy jezdni północnej w 2001. W czerwcu 2003 oszacowano koszt modernizacji drogi krajowej nr 18 do klasy autostrady na ok. 550 mln złotych. Projekt wraz z pozwoleniem na budowę gotowy był w I kwartale 2004. Budowa północnej jezdni odcinka Olszyna – Golnice została podzielona na cztery kontrakty: Olszyna – Królów (8,92 km), Królów – Żary (15,38 km), Żary – Iłowa (12,57 km), Iłowa – Golnice (34,03 km). 17 marca tego samego roku został ogłoszony międzynarodowy przetarg, a otwarcie ofert nastąpiło 29 czerwca. Na przełomie września i października 2004 podpisano umowy z wykonawcami (łączna wartość 65,278 mln €) i 25 listopada 2004 rozpoczęto budowę jednocześnie na wszystkich czterech ww. etapach.
23 września 2004 Dariusz Skowroński, podsekretarz stanu w Ministerstwie Infrastruktury, Generalny Dyrektor GDDKiA zadeklarował realizację budowy północnej jezdni odcinka Olszyna – Golnice w 2006 roku (etap Olszyna – Królów do października 2005 i Królów – Golnice do sierpnia 2006). Prace ukończono w połowie roku 2006.