A questão que apresenta é muito interessante. Sobretudo se tivermos em conta que, na verdade, a ideia veiculada por palavras como autobiografia e automóvel é diferente da que é transmitida por auto-estrada.
Em qualquer dos casos estamos perante palavras compostas, ainda que com origens um pouco distintas. Há, com efeito, dois elementos (radicais, se quiser) homófonos – auto – que entram na composição de palavras. Um vem directamente do grego e veicula o sentido de próprio; o outro é a abreviatura da palavra automóvel. O primeiro entra na composição de palavras como automóvel, autobiografia, auto-retrato, etc.; o segundo permite a composição de palavras relacionadas com automóvel: auto-estrada, autódromo, etc.
A razão que nos leva a considerar estas palavras como compostas e não como derivadas é o facto de, para a sua formação, contribuírem dois radicais (na base, duas palavras) e não um radical e um prefixo (ou, noutros casos, um sufixo).
Os dicionários costumam, para além das palavras, introduzir, de forma isolada, os prefixos, os sufixos e os elementos que entram na formação de palavras. Assim, se consultar um dicionário, poderá ver uma entrada: «auto1-» e outra «auto2-» em que se explicita, claramente, que se trata de elementos de composição de palavras. O hífen que ocorre à direita significa que se trata de um elemento que inicia as palavras em cuja formação entra, dando-se o seu crescimento a partir da posição ocupada pelo hífen. Se se tratasse de um prefixo, o dicionário registaria este facto identificando o elemento como tal. Se fosse um sufixo, começaria pelo hífen, como acontece em «-mente».