แขวงทางหลวงเพชรบุรี เดิมชื่อ "สำนักงานบำรุงทางเพชรบุรี" ตั้งขึ้นตามคำสั่งกรมทางหลวง ที่ จ.1.2/11/2546 ลงวันที่ 9 กันยายน 2546 เพื่อปฏิบัติภารกิจในด้านการบำรุง ดูแล รักษาทางหลวง
ในเขตพื้นที่จังหวัดเพชรบุรี และใช้อาคารของหมวดทางหลวงเพชรบุรี เป็นอาคารสำนักงานชั่วคราว
ปี 2549 ได้รับจัดสรรงบประมาณก่อสร้างอาคารสำนักงานขึ้นใหม่ แล้วเสร็จ เมื่อวันที่ 16 พฤษภาคม 2550 เนื้อที่ 2 ไร่ 3 งาน 28 ตารางวา (อยู่ในเขตเทศบาลเมืองเพชรบุรี)
ปี 2558 ประกาศกระทรวงคมนาคม ลงวันที่ 10 กุมภาพันธ์ 2558 และประกาศราชกิจจานุเบกษาวันที่ 27 กุมภาพันธ์ 2558 กำหนดให้ สำนักงานบำรุงทางเพชรบุรี เป็น "แขวงทางหลวงเพชรบุรี"