ทางหลวงพิเศษหมายเลข 6 ประกอบด้วยโครงการก่อสร้างเส้นทาง 3 สายต่อเนื่องกัน ได้แก่

1. บางปะอิน–นครราชสีมา ระยะทาง 196 กิโลเมตร (กำลังก่อสร้าง เปิดใช้ปลายปี พ.ศ. 2565)
2. นครราชสีมา–ขอนแก่น ระยะทาง 169 กิโลเมตร (อยู่ในขั้นตอนศึกษาความเหมาะสมด้านเศรษฐกิจ วิศวกรรม และผลกระทบสิ่งแวดล้อม[4])
3. ขอนแก่น–หนองคาย ระยะทาง 160 กิโลเมตร

บางปะอิน–นครราชสีมา

ทางหลวงพิเศษหมายเลข 6 ช่วงบางปะอิน-ปากช่อง เริ่มต้นจากปลายถนนกาญจนาภิเษก (ด้านตะวันออก) ที่อำเภอบางปะอิน จังหวัดพระนครศรีอยุธยา เบี่ยงออกไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือ คู่ขนานไปกับถนนพหลโยธินทางฝั่งเหนือ ผ่านจุดตัดโครงการทางหลวงพิเศษหมายเลข 5 สายบางปะอิน–นครสวรรค์ ผ่านพื้นที่อำเภอวังน้อย อำเภออุทัย และเข้าสู่จังหวัดสระบุรีที่อำเภอหนองแค ผ่านบ้านหินกองและเบนไปทางทิศตะวันออกเล็กน้อย จากนั้นตัดถนนพหลโยธินแล้วใช้เขตทางและซ้อนทับไปกับทางเลี่ยงเมืองสระบุรีด้านตะวันออก ที่อำเภอเมืองสระบุรี ก่อนแยกออกจากแนวทางเลี่ยงเมือง ตรงไปผ่านบ้านห้วยแห้ง แล้วขนานกับถนนมิตรภาพทางฝั่งใต้ ผ่านอำเภอแก่งคอย ตัดทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 3222 (แก่งคอย–บ้านนา) ผ่านบ้านโคกกรุง ผ่านด้านเหนือของวิทยาลัยเกษตรสงเคราะห์สระบุรี เข้าสู่เขตพื้นที่นิคมสร้างตนเองทับกวาง แล้วเข้าสู่เขตพื้นที่อำเภอมวกเหล็ก จากนั้นเข้าสู่เขตจังหวัดนครราชสีมา ตัดผ่านพื้นที่บ้านคั่นตะเคียน บ้านกลางดง ตัดผ่านทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 2220 (ทางเข้าวัดเทพพิทักษ์ปุณณาราม) ตัดผ่านบริเวณบ้านหนองน้ำแดง ผ่านพื้นที่ทหาร ไปสิ้นสุดเส้นทางบริเวณอำเภอปากช่อง รวมระยะทางประมาณ 109 กิโลเมตร

เส้นทางช่วงปากช่อง-นครราชสีมา ครอบคลุมพื้นที่จังหวัดนครราชสีมา 5 อำเภอ ได้แก่ อำเภอปากช่อง อำเภอสีคิ้ว อำเภอสูงเนิน อำเภอขามทะเลสอ และอำเภอเมืองนครราชสีมา โดยแนวเส้นทางส่วนใหญ่เป็นถนนตัดใหม่และใช้แนวเส้นทางถนนมิตรภาพบางส่วน เริ่มจากจุดสิ้นสุดเส้นทางตอนที่ 1 ที่อำเภอปากช่อง โดยเส้นทางขนานไปกับถนนมิตรภาพและห่างออกมาทางทิศใต้ ประมาณ 2 กิโลเมตร ตัดบริเวณหลักกิโลเมตรที่ 2 ของทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 2090 (ถนนธนะรัชต์) จนกระทั่งถึงกิโลเมตรที่ 115 แนวเส้นทางจะเลี้ยวเข้าขนานกับถนนมิตรภาพในรูปแบบถนนระดับดิน จากนั้นบริเวณก่อนถึงอ่างเก็บน้ำลำตะคองจะเปลี่ยนเป็นรูปแบบทางยกระดับเหนือถนนมิตรภาพไปจนถึงหน้าเรือนจำคลองไผ่ จากนั้นจะเบี่ยงออกไปขนานกับถนนมิตรภาพฝั่งเหนือ และลดลงสู่ระดับดินบนแนวเส้นทางตัดใหม่ มุ่งหน้าสู่อำเภอสีคิ้ว ตัดทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 201 ผ่านอำเภอสูงเนินและอำเภอขามทะเลสอ ตัดทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 2068 และ 2198 ไปสิ้นสุดเส้นทางบริเวณทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 204 ในพื้นที่อำเภอเมืองนครราชสีมา จังหวัดนครราชสีมา รวมระยะทางประมาณ 87 กิโลเมตร