(แบ่งเป็นช่วงจากสี่แยกสามย่าน ถึงสะพานเฉลิมหล้า 56 (สะพานหัวช้าง) ในเขตปทุมวัน และช่วงจากสะพานเฉลิมหล้า 56 ถึงอนุสาวรีย์ชัยสมรภูมิ ในเขตราชเทวี)

• ความยาว ช่วงแรก 1,643 เมตร ช่วงหลัง 1,850 เมตร รวม 3,493 เมตร
• เขตถนน ช่วงแรก 33.50 เมตร ช่วงหลัง 34 เมตร
• ผิวจราจร แบบแอสฟัลต์ ช่วงแรก 26 เมตร ช่วงหลัง 27 เมตร
• ทางเท้า ช่วงแรก ซ้ายกว้าง 3.5 เมตร ขวา 4 เมตร, ช่วงหลัง ซ้ายกว้าง 3.2 เมตร ขวา 4.3 เมตร[2]
• เกาะกลางถนน เป็นเส้นทางยกระดับของรถไฟฟ้าเฉลิมพระเกียรติ 6 รอบพระชนมพรรษา สายสุขุมวิท (รถไฟฟ้าบีทีเอส) ตั้งแต่สี่แยกปทุมวัน ถึงอนุสาวรีย์ชัยสมรภูมิ โดยถนนพญาไทเป็นที่ตั้งของสถานีราชเทวี สถานีพญาไท (จุดเชื่อมต่อรถไฟฟ้าไปท่าอากาศยานสุวรรณภูมิ) และสถานีอนุสาวรีย์ชัยสมรภูมิ