Yhdysvalloissa on käytössä useita erilaisia valtatiejärjestelmiä, mukaan lukien liittovaltion hallitsemat valtioiden väliset valtiot, vanhemmat Yhdysvaltojen moottoritiet ja yksittäiset osavaltioiden moottoritiet. Kukin järjestelmä käyttää omaa menetelmää valtatien numeroiden luomiseen, vaikka hulluuteen on yleensä olemassa menetelmä. Valtatien numeroiden tarkoituksena on helpottaa navigointia poistamalla kadun nimien epäselvyydet, jotka voivat muuttua tilasta toiseen. Jos kuljettaja ymmärtäisi, miten nämä numerot on annettu, hän tietäisi tuntemattoman valtatien yleisen suunnan ja sen maan yleisen alueen.
Ennen vuotta 1925 virallisia valtatie numeroita oli hyvin vähän. Yksittäiset tiet tai polut yhdistettäisiin muodostamaan valtioiden välisiä reittejä nimillä, kuten Lincoln Highway tai Dixie Overland Highway. Näillä ajoreiteillä oli yhdistyksiä, jotka olivat omistautuneet niiden säilyttämiseen ja edistämiseen, vaikka jotkut näistä yhdistyksistä perustettiin kaupallisista syistä. Kuljettajat, jotka yrittivät ajaa ympäri maata yhdellä näistä poluista, olivat usein hämmentyneitä, kun useat eri reitit olivat päällekkäisiä tai käyttivät samoja teitä. Nimien käyttämisestä valtioiden välisten moottoriteiden nimeämiseen tuli pian liian ongelmallista yleiselle matkailulle. Vuonna 1925 pidettiin kokouksia uuden suunnitelman toteuttamiseksi yhtenäisten valtatien lukumäärästä epäselvien polkujen nimien sijasta.
Yhdysvaltojen valtatien numerot annetaan suunnan ja tarkoituksen mukaan. Reiteille, jotka kulkevat itään/länteen, annetaan parilliset numerot, kun taas pohjoiseen/etelään reiteille annetaan pariton numero. Pienimmät luvut alkavat pohjoiselta rajalta Kanadan lähellä ja Mainen itärannikolta. Siksi Yhdysvaltain valtatie 1 on pohjoinen/eteläinen reitti, joka on peräisin Mainesta ja Yhdysvaltain valtatie 2 on itä/länsi -reitti, joka kulkee Kanadan rajan yli. Yhdysvaltojen valtatiejärjestelmän numerot jatkuvat peräkkäisessä järjestyksessä, ja niiden määrä kasvaa, kun ne lähestyvät länsirannikkoa ja Meksikonlahtea.
Kolminumeroiset valtatien numerot tarkoittavat usein kantoja tai haaroja valtioiden väliseltä pääreitiltä. Yksi esimerkki tästä on San Francisco Bay Area. Ensisijainen itä/länsi-reitti alueen läpi on I-80, mutta tämän moottoritien sivutuotteita ovat I-280, I-580, I-680, I-880 ja I-980. Suuren kaupungin ympäri suuntautumisessa saattaa olla numero “2” ennen päävaltioiden nimeä. Esimerkiksi I-275 on pyöreä valtioiden välinen kannustus, joka ohittaa Cincinnatin Ohiossa ja yhdistää molemmista päistään I-75: een. Lisäksi moottoritiet voidaan numeroida niiden linkittämien teiden mukaan; I-805 San Diegossa yhdistää itse asiassa itä/länsi-reitin I-8 pohjois-/eteläreitille I-5 useita kilometrejä itään kahden moottoritien leikkauskohdasta.
Kaikki valtatien numerot kuuluvat Amerikan valtion valtatie- ja kuljetusviranomaisten liiton (AASHTO), organisaation, joka hyväksyi ensimmäiset valtatien numerot vuonna 1925, alaisuuteen. AASHTO tekee yhteistyötä muiden valtion virastojen kanssa uusien numeroiden nimeämiseksi järjestelmänsä mukaisesti. Yksittäiset valtiot voivat myös luoda numeroita uusille rajoilleen rakennetuille teille, eivätkä ne aina ole velvollisia hyväksymään naapurivaltioiden hyväksymiä numeroita. Tämä voi aiheuttaa kuljettajille sekaannusta, koska yhdestä numeroidusta valtatiestä voi tulla aivan eri numeroitu valtatie seuraavassa tilassa. Yhdistämällä nämä tiet yhdellä Yhdysvaltain valtatien bannerilla AASHTO toivoo poistavansa suuren osan sekaannuksesta.