ถนนอิสรภาพมีลักษณะเป็นถนนขนาด 4 ช่องทางจราจร ไม่มีเกาะกลาง เขตถนนกว้าง 21–23.50 เมตร ระยะทางยาวประมาณ 4.18 กิโลเมตร[1] เริ่มต้นจากสามเหลี่ยมลาดหญ้าซึ่งเป็นจุดตัดกับถนนลาดหญ้าและถนนท่าดินแดงในพื้นที่เขตคลองสาน มุ่งไปทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือ ตัดกับถนนประชาธิปกและผ่านแนวคลองวัดน้อยที่ทางแยกบ้านแขก เข้าพื้นที่เขตธนบุรี ผ่านแนวคลองสมเด็จเจ้าพระยา ข้ามสะพานเจริญพาศน์ (คลองบางกอกใหญ่) และเข้าพื้นที่เขตบางกอกใหญ่ ตัดกับถนนวังเดิมที่ทางแยกโพธิ์สามต้น ผ่านแนวคลองวัดอรุณ ข้ามคลองมอญและเข้าพื้นที่เขตบางกอกน้อย เมื่อผ่านกองบัญชาการกองทัพเรือจึงเริ่มโค้งขึ้นไปทางทิศเหนือ ตัดกับซอยอิสรภาพ 39 (วัดดงมูลเหล็ก) และซอยอิสรภาพ 44 (แสงศึกษา) ที่ทางแยกวัดดงมูลเหล็ก ตัดกับถนนพรานนกและถนนวังหลังที่ทางแยกพรานนก ไปสิ้นสุดที่ทางแยกบ้านเนินซึ่งเป็นจุดตัดกับถนนรถไฟและถนนสุทธาวาส