ถนนเทพรัตน เป็นทางหลวงแผ่นดินขนาด 9–14 ช่องจราจร มีจุดเริ่มต้นทางทิศตะวันตกที่สี่แยกบางนา ในเขตบางนา กรุงเทพมหานคร เป็นเส้นแบ่งเขตการปกครองระหว่างแขวงบางนาเหนือและแขวงบางนาใต้จนถึงคลองบางนา จากนั้นถือว่าเป็นส่วนหนึ่งในพื้นที่จังหวัดสมุทรปราการ โดยผ่านพื้นที่อำเภอบางพลี ซึ่งช่วงนี้ถนนจะมีขนาด 12-14 ช่องจราจร (ช่องทางหลัก 8 ช่อง ทางคู่ขนาน 4-6 ช่อง) ส่วนในอำเภอบางเสาธงและอำเภอบางบ่อจะเป็นถนนขนาด 10 ช่องจราจร (ช่องทางหลัก 6 ช่อง ทางคู่ขนาน 4 ช่อง) จากนั้นจึงเข้าสู่จังหวัดฉะเชิงเทราในพื้นที่อำเภอบางปะกง และไปบรรจบกับถนนสุขุมวิทที่ทางแยกต่างระดับหนองไม้แดง โดยถนนในช่วงนี้จะลดขนาดเหลือ 9 ช่องจราจร (ช่องทางหลักขาเข้า 3 ช่อง ทางคู่ขนาน 2 ช่อง ช่องทางหลักขาออก 2 ช่องทางคู่ขนาน 2 ช่อง) ปัจจุบันมีทางพิเศษบูรพาวิถีเป็นทางยกระดับอยู่ด้านบนของถนนเป็นทางเลือกสำหรับผู้ที่ต้องการความสะดวกรวดเร็วมากขึ้นกว่าเดิม