En los años 80 el gran crecimiento económico del Valle de Arán y el aumento del tráfico evidenciaron que el túnel era insuficiente.
Además, las directrices europeas para túneles iban endureciéndose, y el de Viella no cumplía casi ninguna de las normas de seguridad recomendadas por su antigüedad.
En 1989 se efectuó un estudio para desdoblar del túnel construyendo uno nuevo adyacente al anterior. El anteproyecto superó la Declaración de Impacto Ambiental en 1996 y fue aprobado finalmente en 1997.
Tras el grave accidente del túnel de Mont Blanc, en los Alpes, en 1999 se redactó el proyecto definitivo, que fue aprobado un año más tarde, dando comienzo las obras en 2002. Tras dos años de retraso, el nuevo túnel, bautizado esta vez con el nombre de Juan Carlos I, se inauguró el 4 de diciembre de 2007.
Cada 400 metros dispone de una galería de evacuación (un total de 12) que comunican con el túnel de Viella-Alfonso XIII, sirviendo éste como galería de evacuación en caso de emergencia, también dispone de postes SOS cada 200 metros en ambos hastiales.
También dispone de doble acometida eléctrica, sistemas de alimentación ininterrumpida y grupos electrógenos distribuidos en estaciones eléctricas a lo largo del túnel.
La razón por la cual se diseñaron dos carriles de salida del valle estriba en la altitud de las bocas. La boca norte, la correspondiente al Valle de Arán, está a 1.400 msnm, mientras que la sur, la de la Ribagorza, a 1.605 msnm. Esto implica que la salida del valle tiene una pendiente del 4,57% por lo que el carril derecho está dedicado a los vehículos más lentos.
