ทางหลวงสายนี้มีจุดเริ่มต้นทางทิศใต้ บนถนนมิตรภาพ ที่ทางแยกต่างระดับสีคิ้ว อำเภอสีคิ้ว จังหวัดนครราชสีมา ผ่านอำเภอด่านขุนทด เข้าเขตจังหวัดชัยภูมิ โดยผ่านอำเภอจัตุรัส อำเภอเมืองชัยภูมิ อำเภอคอนสวรรค์ อำเภอแก้งคร้อ อำเภอภูเขียว เข้าเขตจังหวัดขอนแก่น โดยผ่านอำเภอชุมแพ โดยใช้เส้นทางร่วมกับทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 12 และเข้าเขตจังหวัดเลย โดยผ่านอำเภอภูกระดึง อำเภอหนองหิน อำเภอวังสะพุง อำเภอเมืองเลย และสิ้นสุดบนทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 211 ที่อำเภอเชียงคาน จังหวัดเลย รวมระยะทางทั้งสิ้นประมาณ 382 กิโลเมตร

ถนนสายนี้อยู่ในการควบคุมดูแลของ สำนักทางหลวงที่ 8 (นครราชสีมา), สำนักทางหลวงที่ 5 (ขอนแก่น) และสำนักทางหลวงที่ 6 (เพชรบูรณ์) เป็นทางหลวงขนาด 2 ช่องจราจร และ 4 ช่องจราจร(ช่วงอ.สีคิ้ว - ชัยภูมิ - อ.แก้งคร้อ และอ.วังสะพุง - อ.เมืองเลย) และในขณะนี้กำลังขยายเป็น 4 ช่องจราจร ในช่วงแก้งคร้อ - ชุมแพ (ตอนแก้งคร้อ-ภูเขียว) ตามแผนงานของโครงการก่อสร้างทางสายหลักเป็น 4 ช่องจราจร ระยะที่ 2 (โครงข่ายที่ 11) [2]