ถนนนิมิตใหม่มีความยาวประมาณ 14 กิโลเมตร มีเส้นทางแยกจากถนนสุวินทวงศ์ในแขวงมีนบุรี เขตมีนบุรี ไปทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือ ตัดกับถนนประชาร่วมใจ โดยช่วงตั้งแต่ปากซอยนิมิตใหม่ 8 (วีแสงชัย) ถึงปากซอยนิมิตใหม่ 5 (เหมือนสวาท) เป็นเส้นแบ่งเขตการปกครองระหว่างเขตมีนบุรีกับเขตคลองสามวา เมื่อเลยไปจึงเข้าสู่ท้องที่แขวงทรายกองดิน เขตคลองสามวา จากนั้นข้ามคลองหนึ่ง เมื่อเลยปากซอยนิมิตใหม่ 19 (วัดบัวแก้ว) แล้วจึงตรงไปทางทิศเหนือ ตัดกับถนนวัดสุขใจ (เข้าวัดสุขใจแยกถนนนิมิตใหม่) และถนนหทัยมิตร (หทัยมิตรเชื่อมถนนนิมิตใหม่หทัยราษฎร์) จากนั้นข้ามคลองสองเข้าสู่แขวงสามวาตะวันออก ข้ามคลองสาม เมื่อเลยซอยกาเซ็มจึงโค้งไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือ ข้ามคลองสี่ จากนั้นตัดกับถนนราษฎร์นิมิตร (นิมิตใหม่-หทัยราษฎร์) ซอยนิมิตใหม่ 64 (ทางเข้าโรงเรียนนวมินทราชินูทิศ สตรีวิทยา 2) และถนนไมตรีจิต (เข้าวัดศรีสุขแยกถนนนิมิตใหม่) เมื่อเลยปากซอยนิมิตใหม่ 66 (วัดลำกะดาน) จึงเข้าสู่เขตตำบลลำลูกกา อำเภอลำลูกกา จังหวัดปทุมธานี โดยมุ่งไปทางทิศเหนือ จากนั้นข้ามคลองหกวา (สายล่าง) ไปบรรจบกับถนนลำลูกกา ใกล้กับตลาดใหญ่ลำลูกกา ตลอดแนวของถนนนิมิตใหม่ฟากตะวันออกนั้นมีแนวท่อส่งก๊าซธรรมชาติอยู่ใต้พื้นถนนตั้งแต่เขตมีนบุรีไปจนถึงอำเภอลำลูกกา โดยช่วงตั้งแต่ทางแยกตลาดลำลูกกาจนถึงเขตจังหวัดปทุมธานีกับกรุงเทพมหานคร มีฐานะเป็น ทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 3592