มีจุดเริ่มต้นจากถนนเพชรเกษม บริเวณกิโลเมตรที่ 1242+135 ในพื้นที่อำเภอบางกล่ำ จังหวัดสงขลา มุ่งหน้าไปทางทิศใต้ผ่านด้านหลังท่าอากาศยานหาดใหญ่ ผ่านทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 4145 แล้วตัดกับทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 4054 จากนั้นเบี่ยงไปทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ ตัดกับถนนเพชรเกษมอีกครั้ง แล้วตรงไปสิ้นสุดที่ด่านศุลกากรสะเดา แห่งที่ 2 รวมระยะทางประมาณ 62.5 กิโลเมตร โดยจะก่อสร้างเป็นทางหลวงพิเศษขนาด 4 ช่องจราจร[3]

นอกจากนี้ยังมีการก่อสร้างทางเชื่อมต่อไปยังทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 4135 ระยะทาง 7.83 กิโลเมตร เพื่ออำนวยความสะดวกในการเดินทางไปยังท่าอากาศยานหาดใหญ่อีกด้วย