เป็นโครงการก่อสร้างทางหลวงพิเศษหมายเลข 8 ที่เริ่มดำเนินการเป็นโครงการแรก แนวเส้นทางเป็นเส้นทางตัดใหม่ระดับดิน เริ่มต้นจากอำเภอนครชัยศรี จังหวัดนครปฐม ไปสิ้นสุดที่อำเภอท่ายาง จังหวัดเพชรบุรี แนวเส้นทางนี้เกิดจากการปรับปรุงโดยนำแนวเส้นทางสายปากท่อ-ชะอำ มารวมกับแนวเส้นทางทางหลวงแนวใหม่สายนครชัยศรี-ราชบุรี และแนวเส้นทางในโครงการทางหลวงพิเศษสายสมุทรสาคร-แหลมผักเบี้ย-อำเภอชะอำ (โครงการแหลมผักเบี้ย) ช่วงจังหวัดนครปฐม

โครงการนี้ ถือได้ว่าเป็นเส้นทางทดแทนโครงการแหลมผักเบี้ย ที่จะมีการก่อสร้างเส้นทางพาดผ่านอ่าวไทย (มอเตอร์เวย์อ่าวไทย) ซึ่งเป็นโครงการที่มีปัญหาเรื่องผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมและใช้เงินลงทุนเป็นจำนวนมาก[2] โดยโครงการดังกล่าวจะสร้างบนผิวดินเชื่อมต่อจากทางหลวงพิเศษหมายเลข 81 สายบางใหญ่-บ้านโป่ง ที่จังหวัดนครปฐม แล้วยกระดับลงสู่ทะเล บริเวณวัดกระซ้าขาว จังหวัดสมุทรสาคร ผ่านอ่าวไทยตอนใน ไปขึ้นฝั่งที่ตำบลบางแก้ว-ตำบลแหลมผักเบี้ย อำเภอบ้านแหลม จังหวัดเพชรบุรี ผ่านบ้านดอนมะขามช้าง[3] ตำบลนาพันสาม ตำบลหาดเจ้าสำราญ เพื่อไปยังอำเภอชะอำ จังหวัดเพชรบุรี แต่สำหรับโครงการทางหลวงพิเศษหมายเลข 8 ได้เลี่ยงจากแนวเส้นทางดังกล่าวมาเป็นทางหลวงพิเศษระหว่างเมือง สาย นครปฐม-ชะอำ ระยะทางประมาณ 115 กิโลเมตร มีจุดเริ่มต้นเชื่อมต่อกับทางหลวงพิเศษระหว่างเมือง สายบางใหญ่-บ้านโป่ง ที่จังหวัดนครปฐมเช่นเดียวกันกับโครงการแหลมผักเบี้ย แต่ใช้แนวเส้นทางของทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 338 สายอรุณอมรินทร์–ราชบุรี ตอนนครชัยศรี-ราชบุรี ผ่านจังหวัดราชบุรี สมุทรสงคราม และไปสิ้นสุดที่อำเภอท่ายาง จังหวัดเพชรบุรี