ทางพิเศษอุดรรัถยาแบ่งการก่อสร้างเป็น 2 ระยะ ดังนี้

• ระยะที่ 1 แจ้งวัฒนะ–เชียงราก รวมระยะทางประมาณ 22 กิโลเมตร เริ่มต้นที่ปลายทางพิเศษศรีรัชบริเวณจุดตัดกับถนนแจ้งวัฒนะ ไปถึงบางพูน ก่อสร้างเป็นทางยกระดับขนาด 4 ช่องจราจร และจากบางพูนไปถึงเชียงราก เป็นทางระดับดินขนาด 4 ช่องจราจร (ระยะทางประมาณ 20 กิโลเมตร) รวมทั้งทางต่อเชื่อมจากเชียงรากไปถนนทางเข้ามหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ศูนย์รังสิต ก่อสร้างเป็นทางยกระดับขนาด 4 ช่องจราจร (ระยะทางประมาณ 2 กิโลเมตร) ก่อสร้างแล้วเสร็จเดือนตุลาคม พ.ศ. 2541 เปิดให้บริการเมื่อวันที่ 2 ธันวาคม พ.ศ. 2541

• ระยะที่ 2 เชียงราก–บางไทร รวมระยะทางประมาณ 10 กิโลเมตร ก่อสร้างเป็นทางระดับดินขนาด 4 ช่องจราจร เชื่อมต่อกับระยะที่ 1 ที่เชียงราก และมีแนวสายทางมุ่งไปทางทิศเหนือ ไปสิ้นสุดที่ถนนกาญจนาภิเษก ในอำเภอบางไทร จังหวัดพระนครศรีอยุธยา เปิดให้บริการเมื่อวันที่ 1 พฤศจิกายน พ.ศ. 2542