ถนนชัยพฤกษ์ช่วงแรกมีเส้นทางเริ่มต้นจากถนนแจ้งวัฒนะ ตำบลปากเกร็ด อำเภอปากเกร็ด ไปทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือในลักษณะทางยกระดับตัดข้ามทางแยกปากเกร็ด ข้ามแม่น้ำเจ้าพระยา (ด้วยสะพานพระราม 4) บริเวณท่าน้ำปากเกร็ด เข้าเขตตำบลบางตะไนย์ ไปทางทิศเดิม จากนั้นเริ่มโค้งไปทางทิศตะวันตกเล็กน้อยก่อนข้ามคลองบ้านแหลมเหนือ (คลองวัดอินทาราม) เข้าเขตตำบลคลองพระอุดม ไปทางทิศเดิม ข้ามคลองพระอุดม ข้ามคลองบางภูมิเข้าเขตตำบลบางพลับ ตรงไปทางทิศเดิม จนสิ้นสุดเส้นทางที่ทางแยกต่างระดับสาลีโขฯ ซึ่งเป็นจุดบรรจบกับถนนราชพฤกษ์ ระยะทางทั้งหมด 4.85 กิโลเมตร[10]

ส่วนถนนชัยพฤกษ์ช่วงที่ 2 มีเส้นทางต่อจากถนนชัยพฤกษ์ช่วงแรกบริเวณทางแยกต่างระดับสาลีโขฯ ไปทางทิศตะวันตก ข้ามคลองขุนมหาดไทย (ท่าลาย) แล้วเริ่มโค้งไปทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ ผ่านพื้นที่เกษตรกรรมและชุมชนเบาบาง ข้ามคลองชลประทานพระอุดม-บางบัวทอง (คลองแอน) เข้าเขตตำบลละหาร อำเภอบางบัวทอง ตัดผ่านพื้นที่บางส่วนของหมู่บ้านภัทราวรรณและทางหลวงชนบท นบ.4012 (แยกทางหลวงหมายเลข 3215 - บ้านลำโพ) เข้าเขตตำบลพิมลราช จากนั้นแนวเส้นทางจะเบนไปทางทิศตะวันตกแล้วข้ามคลองลำโพเข้าเขตตำบลบางบัวทอง ก่อนจะไปบรรจบกับถนนบางกรวย-ไทรน้อยที่ทางแยกสามวัง (ห่างจากทางแยกบางบัวทองไปทางทิศตะวันออก 789 เมตร) รวมระยะทางจากทางแยกต่างระดับสาลีโขฯ ถึงทางแยกสามวังประมาณ 3.76 กิโลเมตร