La segnaletica stradale in Italia è iniziata a comparire lungo le strade agli inizi del XX secolo su iniziativa dei soci del Touring Club Italiano.
Al titolo II (della costruzione e tutela delle strade), capo II (organizzazione della circolazione e segnaletica stradale), artt. 37-45, viene definita la segnaletica stradale mentre l'esecuzione e l'attuazione è rimandata all'apposito regolamento e in particolare agli artt. 74-195. Il complesso della segnaletica stradale viene suddiviso in cinque tipologie generali, come descritto di seguito.
Le norme sulla segnaletica stradale italiana sono regolate anche dal Disciplinare tecnico relativo agli schemi segnaletici, differenziati per categoria di strada, da adottare per il segnalamento temporaneo (decreto del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti del 10 luglio 2002, GU n. 226 del 26/09/2002) previsto dall'art. 21 del Codice della strada, dalla direttiva n. 3929 del 3 luglio 1998 del Ministero dei Lavori pubblici (che norma i pannelli a messaggio variabile), dalla direttiva n. 1156 del 28 febbraio 1997 (GU n. 71 del 26/03/1997) del Ministero dei Lavori pubblici (Caratteristiche della segnaletica da utilizzare per la numerazione dei cavalcavia sulle autostrade e sulle strade statali di rilevanza internazionale), dal decreto ministeriale n. 1584 del 31 marzo 1995 (GU n. 106 del 9/05/1995) (Approvazione del disciplinare tecnico sulle modalità di determinazione dei livelli di qualità delle pellicole retroriflettenti impiegate per la costruzione dei segnali stradali).
I segnali stradali verticali odierni sono tutti riconducibili alle tre categorie stabilite dal codice della strada:
Il codice della strada prevede anche l'impiego di pannelli integrativi e simboli:

In Italia, fino ai primi anni Novanta, e come previsto all'art.106 del decreto del presidente della Repubblica 30 giugno 1959 n. 420, tutte le strisce di margine erano gialle, distinguendosi quindi dal colore prevalentemente bianco della segnaletica orizzontale. Fu l'art. 141 del DPR 16 dicembre 1992 n. 495 a stabilire il bianco per le strisce di margine, come sono oggi. Il termine "segnaletica orizzontale" è stato coniato nel 1992 con il nuovo codice della strada. In precedenza si utilizzava l'espressione "segni sulla carreggiata".
l colori normalmente usati sono il bianco oppure il giallo (in quanto maggiormente visibili), lasciando l'uso di altri colori per delimitare altri spazi secondari, come il blu nel caso degli stalli adibiti a parcheggio a pagamento. La segnaletica orizzontale è subordinata alle restanti forme di segnaletica (verticale, luminosa, e manuale degli agenti del traffico), secondo l'art. 38, comma 2, del codice della strada. La corte di cassazione ha ribadito in più occasioni la prevalenza della segnaletica verticale su quella orizzontale, precisando che in materia di sanzioni amministrative per violazione del Codice della strada, se esista sul luogo la segnalazione verticale di divieto, sia irrilevante la scarsa visibilità di quella orizzontale.
Le linee al centro della carreggiata (cd. strisce di mezzerìa) sono tratteggiate nelle zone a più corsie dove è consentito il sorpasso, continue nel caso il sorpasso sia vietato (come in vicinanza di curve o incroci o altri punti pericolosi). Quando occorra mettere in maggiore evidenza la separazione tra i due sensi di marcia, come in una carreggiata con due o più corsie per senso di marcia, è usata la striscia continua doppia per chiarezza. Nel caso invece di due strisce longitudinali affiancate, di cui una continua e l'altra tratteggiata, il conducente deve considerare unicamente quella più vicina alla corsia che sta percorrendo.
Le strisce di margine sono invece poste al lato della carreggiata e ne delimitano il limite viabile: esse sono continue in corrispondenza di banchine e corsie di emergenza e, salvo i casi di effettiva necessità, non possono essere oltrepassate (comprendono pertanto anche la prescrizione di non sostare). Sono invece discontinue (e possono essere valicate) per indicare diramazioni, corsie di variazione della velocità (cioè di accelerazione o decelerazione), piazzole di sosta, ecc.
Le strisce di mezzeria possono essere continue o discontinue e le lunghezze dei tratti e degli intervalli delle strisce discontinue, nei rettilinei, dipendono dal loro ambito di applicazione:

| L | Usato per: | T | I | |
|---|---|---|---|---|
| a | separare le corsie di marcia nei tratti con velocità di progetto... | superiore a 110 km/h | 4,5 m |
7,5 m |
| b | tra 50 e 110 km/h | 3 m |
4,5 m | |
| c | non superiore a 50 km/h e nelle gallerie | 3 m | ||
| e | delimitare le corsie di accelerazione e decelerazione | |||
| d | preavvisare dell'approssimarsi di una striscia continua | 4,5 m |
1,5 m | |
| f | interruzione delle strisce di margine continue a causa di accessi laterali o passi carrabili | 1 m | ||
| g | guidare i veicoli al centro delle intersezioni | 1 m |
1,5 m | |
| h | separare le corsie reversibili | 4,5 m |
3 m | |
Le frecce direzionali sono usate in corrispondenza di incroci, per invitare a predisporsi nella corsia riservata alla svolta verso la direzione che si vuole prendere. Un tipo di frecce direzionali è costituito dalle frecce di rientro, al termine di un tratto di strada in cui è consentito sorpassare, per comunicare che bisogna ritornare nella corsia del proprio senso di marcia.
La segnaletica orizzontale è di aiuto anche per guidare i conducenti nella scelta della loro traiettoria, come nel caso in cui vari la larghezza della carreggiata. Le strisce di raccordo sono oblique e continue: se lo spazio tra due strisce di raccordo è evidenziato mediante zebratura si è in presenza di un'isola di traffico sulla quale è vietato transitare. Analoga funzione alle strisce di raccordo hanno le strisce di guida nelle intersezioni ma in questo caso esse sono curve e discontinue: si evita di imboccare contromano la strada di destinazione nel caso di svolta a sinistra percorrendo lasciandole immediatamente alla sinistra del proprio veicolo.

Le lanterne semaforiche per corsie reversibili sono utilizzate per consentire la reversibilità del senso di marcia su determinate corsie di una carreggiata suddivisa in tre o più corsie (utilizzabili ad esempio nelle rare superstrade a tre corsie), oppure regolare i varchi delle barriere di pedaggio autostradali. Queste lanterne vengono usualmente collocate anche negli accessi delle gallerie autostradali o delle superstrade e per regolare l'utilizzo delle terza corsia dinamica (presenti ad esempio nella tangenziale di Mestre). Non vengono quindi utilizzate per regolare la reversibilità delle corsie ma per segnalare l'apertura o la chiusura (a causa di ostacoli presenti lungo la corsia o per la regolazione dei flussi veicolari) delle corsie.
Le lanterne semaforiche devono essere collocate sopra ciascuna corsia della carreggiata e devono visualizzare uno dei seguenti simboli:

I pannelli luminosi sono posti solitamente in alto sopra la carreggiata, appoggiati ai cavalcavia o montati su appositi sostegni, con funzioni primarie di informazione. I casi preponderanti sono quelli che indicano, in autostrada, le possibilità di code da traffico intenso o le chiusure dei caselli. In caso non ci siano anomalie da segnalare vengono invece utilizzati per ricordare agli automobilisti le regole del codice della strada o per invitarli a una guida prudente.
La direttiva n. 3929 del 3/07/1998 del ministero dei lavori pubblici individua tre tipi di pannelli a messaggio variabile (PMV) ed esplicita le procedure di omologazione dei PMV posti lungo le autostrade e le strade extraurbane principali. I tre tipi di PMV sono:
L'articolo 170 del "Regolamento di Attuazione" del codice della strada prescrive che "l'uso dei segnali a messaggio variabile è consentito solo per fornire all'utente indicazioni utili per la guida dei veicoli o indicazioni di pericolo o di prescrizione, in corrispondenza di luoghi ove tali indicazioni possono variare nel tempo".

Altri pannelli luminosi sono fissati sul tetto o sul posteriore di autoveicoli specifici per indicare ostacoli mobili quali code per incidenti stradali oppure per segnalare la presenza di lavori in corso. Sono previsti dal codice della strada, dal relativo regolamento di attuazione", e dal decreto del ministero delle infrastrutture e dei trasporti del 10 luglio 2002, GU 226 del 26 settembre 2002 "Disciplinare tecnico relativo agli schemi segnaletici, differenziati per categoria di strada, da adottare per il segnalamento temporaneo".
Un'altra iniziativa recente, nel campo della segnaletica luminosa, è quella che riguarda, a titolo sperimentale, l'indicazione della velocità a cui il mezzo sta transitando nelle vicinanze dei caselli autostradali automatizzati Telepass o nell'avvicinamento di punti in cui la limitazione della velocità è fortemente auspicabile. Sono stati previsti dalla riforma del codice della strada del 2010 (Gazzetta Ufficiale n. 175 del 29 luglio 2010 - legge 29 luglio 2010, n. 120) agli articoli 7 (che modifica l'articolo 41 del Codice della strada) e all'articolo 60 ma non sono ancora stati regolati da circolari attuative.
Le prime forme di segnaletica stradale in Italia iniziarono a comparire verso la fine del XIX secolo, con lo sviluppo del ciclismo e dell'automobilismo. I primi cartelli stradali vennero installati dal Touring Club Italiano, al fine di aiutare fornire indicazioni stradale e avvisare i conducenti dei pericoli della strada.
Il sistema segnaletico introdotto dagli accordi di Ginevra restò in vigore per alcuni anni ma, dopo la seconda guerra mondiale, si dimostrò inadeguato alle sempre crescenti necessità del traffico stradale, e venne superato da una nuova convenzione riguardante la circolazione stradale, firmata nel 1949, sempre a Ginevra. I precetti di tale convenzione confluirono nel Testo Unico sulla circolazione stradale e nel relativo regolamento del 1959.
Tuttavia, con l'avvento della motorizzazione di massa e la costruzione delle nuove infrastrutture autostradali, anche la segnaletica introdotta del 1959 si dimostrò presto insufficiente. Al fine di colmare le lacune del regolamento, in attesa che venisse approvato un nuovo codice della strada, il ministero dei lavori pubblici emanò numerose circolari, riguardanti soprattutto la segnaletica di indicazione: esse introdussero numerose novità, come la segnaletica autostradale di colore verde, un codice dei colori per la segnaletica urbana di direzioni e numerosi nuovi segnali di indicazione dei servizi. Venne anche migliorato l'aspetto grafico della segnaletica, con un'introduzione sistematica di listelli di contrasto, e la graduale introduzione di un nuovo carattere segnaletico basato sul Transport britannico.
Tutte queste innovazioni confluirono, con alcune modifiche, nel nuovo codice della strada del 1992 e nel corrispondente regolamento che, entrato in vigore nel 1993, e mai modificato in maniera sostanziale per la parte di segnaletica, regolamenta ancor oggi la segnaletica stradale italiana.