Die Bemessung der Mauthöhe basierte bei der Einführung auf der sogenannten Eurovignetten-Richtlinie [1999/62/EGa], welche die vollen Durchschnittskosten, also laufende variable Kosten plus anteilige Fixkosten (Abschreibungen und Zins) als Grundlage vorsieht. Das Bundesverkehrsministerium hat im April 2001 die Arbeitsgemeinschaft Prognos/IWW mit der Durchführung einer Wegekostenrechnung für die Bundesfernstraßen beauftragt, die sich an der Kostenrechnung für öffentliche Unternehmen orientiert [Wegekostengutachten2002]. Die Ergebnisse der Wegekostenrechnung 2002 dienten als Grundlage für die Festsetzung der Lkw-Maut auf deutschen Bundesautobahnen im Jahr 2005. Die entwickelte Methodik wurde zudem in der Aktualisierung der Wegekostenrechnung verwendet [BMVBS07z], die die Grundlage für die ab Januar 2009 eingeführten Mautgebühren bildete. In der Folge wurden Wegekostenrechnungen und Mauthöhen an die Revisionen der Eurovignetten-Richtlinie angepasst (zum Beispiel 2006, 2019, 2023). Für die Wegekostenberechnung der Jahre 2013 bis 2017, 2018 bis 2022 und 2023 bis 2027 wurde ein Konsortium bestehend aus Alfen Consult GmbH, Aviso GmbH, BUNG und dem Institut für Verkehrswissenschaft Münster beauftragt. Im Rahmen dieser Berechnung wurde die bewährte Methodik weitgehend beibehalten, jedoch gemäß der jeweils aktuellen Eurovignetten-Richtlinie angepasst. Neben den Infrastrukturkosten werden mittlerweile die externen Kosten der Luftverschmutzung und des Lärms sowie eine CO₂-Abgabe in die Wegekostenberechnung miteinbezogen (siehe [BMVI14k], [BMVI2018] und [BMDV21t]).

Zur Ermittlung von Straßennutzungsgebühren stehen zwei Preisbildungsprinzipien gegenüber: Marginalkostenpreise und Vollkostenpreise (sogenannte Wegekosten).

Eine Marginalkostenbepreisung strebt die Erreichung eines Optimums bei vorgegebenen beschränkten Kapazitäten an. Im Fall von sozialen Grenzkosten wird ein gesamtgesellschaftliches Optimum angestrebt. In der Regel decken die kurzfristigen Infrastrukturmarginalkosten nur einen Bruchteil der Investitionskosten, so dass keine vollständige Refinanzierung garantiert werden kann.

Werden Infrastrukturkosten hingegen in Form einer Kapitalrechnung ermittelt (Vollkostenrechnung), so werden die Kosten zur Errichtung und für den Betrieb von Infrastrukturen auf alle Nutzergenerationen verteilt. In der volkswirtschaftlichen Wegekostenrechnung orientieren sich die Abschreibungsdauern an der technischen Nutzungszeit einzelner Baukomponenten. Der kalkulatorische Zinssatz spiegelt Opportunitätskosten wider (zum Beispiel die Verzinsung lang laufender Staatsanleihen).

Die Berechnungsmethodik lässt sich grob in drei Berechnungsschritte unterteilen: die Kostenermittlung, die Kostenaufteilung nach den zu unterscheidenden Fahrzeugkategorien und die Fahrleistungsschätzung. Einfach gesprochen lässt sich der durchschnittliche Mautsatz pro Fahrzeugkategorie als Division aus den Kosten pro Fahrzeugkategorie (Zähler) und den zugehörigen Fahrleistungen (Nenner) berechnen. Das Ergebnis gibt den Betrag an, den ein Nutzer des spezifischen Segments für einen Kilometer im Durchschnitt zahlen müsste, um die entstehenden Infrastrukturkosten auszugleichen.
Zusätzlich zu den Infrastrukturkosten wird gemäß [BFStrMG23] §3(1) Punkt 2 und 3 eine Differenzierung der durchschnittlichen Mautsätze nach verursachten Luftverschmutzungskosten, Lärmbelastungskosten und seit dem 1. Dezember 2023 eine Erhebung eines Mautteilsatzes für Kosten der verkehrsbedingten CO₂-Emissionen vorgenommen.