• ตอนที่ 1 นครปฐม-ปากท่อ

เริ่มจากด้านทิศตะวันออกของจังหวัดนครปฐม ที่จุดเชื่อมต่อกับโครงการทางหลวงพิเศษหมายเลข 81 สายบางใหญ่-บ้านโป่ง บริเวณกิโลเมตรที่ 23+500 ด้านทิศเหนือของบ้านท้องไทร ตำบลแหลมบัว อำเภอนครชัยศรี จังหวัดนครปฐม จากนั้นมุ่งไปทางทิศใต้ข้ามทางรถไฟสายใต้บริเวณด้านทิศตะวันตกของชุมชนบ้านศีรษะทอง แล้วข้ามทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 4 (ถนนเพชรเกษม) บริเวณด้านทิศตะวันตกของบริษัท ไทยน้ำทิพย์ จำกัด แล้วตรงต่อไปผ่านบริเวณด้านทิศตะวันออกของบ้านคลองวัว จากนั้นเบี่ยงแนวไปทางด้านทิศตะวันตกเฉียงใต้เพื่อใช้แนวเส้นทางของโครงการทางหลวงแนวใหม่สายนครชัยศรี–ราชบุรี (ต่อเนื่องมาจากจุดสิ้นสุดถนนบรมราชชนนี) ผ่านด้านทิศใต้ของบ้านโคกพระเจดีย์ไปเชื่อมต่อกับทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 375 (ถนนพระประโทน-บ้านแพ้ว) บริเวณด้านทิศใต้ของมหาวิทยาลัยคริสเตียน แล้วผ่านที่โล่งที่เป็นพื้นที่เกษตรกรรมเป็นส่วนใหญ่ ไปเชื่อมต่อกับทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 325 (ถนนสมุทรสงคราม-บางแพ) บริเวณกิโลเมตรที่ 18+850 ด้านทิศเหนือของวัดหลวงพ่อสด จากนั้นเบี่ยงแนวลงใต้ไปข้ามแม่น้ำแม่กลองด้านทิศตะวันออกของตำบลบางป่า ผ่านด้านทิศตะวันตกของอำเภอวัดเพลง แล้วเบี่ยงแนวลงไปทางทิศใต้อีกครั้งจนตัดผ่านทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 3093 (ถนนสมุทรสงคราม-ปากท่อ) บริเวณด้านทิศตะวันออกของอำเภอปากท่อ ไปสิ้นสุดที่จุดเชื่อมต่อกับทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 35 (ถนนพระรามที่ 2) รวมระยะทางประมาณ 72 กิโลเมตร

• ตอนที่ 2 ปากท่อ-ชะอำ

เริ่มจากจุดเชื่อมต่อกับทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 35 (ถนนพระรามที่ 2) แล้วเบี่ยงแนวเส้นทางไปเลียบเขตทางรถไฟสายใต้ด้านตะวันออกบริเวณตำบลยี่สาร อำเภออัมพวา จังหวัดสมุทรสงคราม และตำบลเขาย้อย อำเภอเขาย้อย จังหวัดเพชรบุรี แล้วตัดข้ามทางรถไฟบริเวณด้านใต้ของบ้านหนองหญ้าปล้อง จากนั้นมุ่งลงใต้ไปเชื่อมต่อทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 4 (ถนนเพชรเกษม) ด้านทิศเหนือของชุมชนบ้านหัวสะพาน ประมาณ 8 กิโลเมตรก่อนถึงตัวเมืองเพชรบุรี หลังจากนี้แนวเส้นทางส่วนใหญ่ตัดผ่านพื้นที่เกษตรกรรมในพื้นที่อำเภอเมืองเพชรบุรี อำเภอบ้านลาด และอำเภอท่ายางไปจนสิ้นสุดแนวเส้นทางที่จุดเชื่อมต่อกับแนวทางหลวงพิเศษระหว่างเมือง สายชะอำ-ชุมพร บริเวณด้านทิศเหนือของบ้านท่าต้นโพธิ์ ตำบลท่าคอย อำเภอท่ายาง จังหวัดเพชรบุรี รวมระยะทางประมาณ 46 กิโลเมตร