บางใหญ่–กาญจนบุรี

ทางหลวงพิเศษหมายเลข 81 มีจุดเริ่มต้นที่ทางแยกต่างระดับบางใหญ่ จุดตัดของถนนกาญจนาภิเษกกับถนนรัตนาธิเบศร์ (บริเวณหน้าห้างเซ็นทรัลเวสต์เกต) ในพื้นที่อำเภอบางใหญ่ จังหวัดนนทบุรี โดยจะเชื่อมต่อจากถนนรัตนาธิเบศร์มุ่งหน้าไปทางทิศตะวันตก เข้าสู่จังหวัดนครปฐม ผ่านอำเภอพุทธมณฑล อำเภอนครชัยศรี อำเภอเมืองนครปฐม แล้วเข้าสู่อำเภอบ้านโป่ง จังหวัดราชบุรี ก่อนที่จะเข้าสู่จังหวัดกาญจนบุรีที่อำเภอท่ามะกา และสิ้นสุดบนทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 324 ที่อำเภอท่าม่วง

กาญจนบุรี–บ้านน้ำพุร้อน (ชายแดนไทย/พม่า)

จุดเริ่มต้นแนวเส้นทางโครงการแยกจากแนวทางหลวงพิเศษระหว่างเมืองหมายเลข 81 สาย บางใหญ่ - กาญจนบุรี ประมาณ กม.83+300 บริเวณบ้านป่าดิบ ตำบลวังศาลา อำเภอท่าม่วง จังหวัดกาญจนบุรี แนวทางมุ่งลงทางตะวันตกเฉียงใต้ ผ่านใกล้สถานีอนามัยบ้านหนองสะแก พื้นที่บ้านหนองแจง แนวทางจะตัดข้ามคลองชลประทานก่อนข้ามทางรถไฟสายกรุงเทพฯ - กาญจนบุรี และทางหลวงหมายเลข 323 ตอนบ้านท่าเรือ - กาญจนบุรี ซึ่งทั้งแนวคลองชลประทาน ทางรถไฟ และทางหลวงหมายเลข 323 จะอยู่ในแนวขนานใกล้กัน โดยคลองชลประทานอยู่ห่างทางรถไฟ 220 เมตร และทางรถไฟอยู่ห่างทางหลวงหมายเลข 323 ระยะทาง 65 เมตร ซึ่งบริเวณจุดตัดนี้จะต้องก่อสร้างเป็นทางแยกต่างระดับ และทางเข้า - ออก ทางหลวงพิเศษสำหรับโครงการฯ เมื่อข้ามทางหลวงหมายเลข 323 บริเวณตำบลวังขนาย พื้นที่บ้านวังขนาย บ้านหลังอำเภอ บ้านหลังวัด จนจรดริมแม่น้ำแม่กลอง สภาพภูมิประเทศจะเป็นพื้นที่ทางการเกษตร มีชุมชนหนาแน่นปานกลางกระจายอยู่ทั่วไป ประมาณกม.9+000 ของโครงการฯ แนวเส้นทางจะตัดข้ามแม่น้ำแม่กลอง ตำแหน่งสะพานจะอยู่ทางใต้ของเขื่อนแม่กลองประมาณ 5 กิโลเมตร เข้าสู่พื้นที่ของตำบลบ้านใหม่ แนวทางจะเบนขึ้นไปทางตะวันตก บริเวณบ้านใหม่ บ้านหนองสำรอง บ้านหนองประดู่ ก่อนเบนเข้าระหว่างช่องเขาด่าน และเขากูบ ซึ่งมีทางหลวงชนบทหมายเลข กจ.4004 ตอนแยกทางหลวงหมายเลข 3209 - บ้านไผ่สามเกาะ สภาพภูมิประเทศหลังจากข้ามแม่น้ำแม่กลองแล้วจะเป็นพื้นที่เกษตรกรรมส่วนมากเป็นนาข้าว และมีระบบชลประทานในพื้นที่สมบูรณ์ เมื่อผ่านช่องเขาแล้วแนวเส้นทางจะเบนไปทางตะวันตก ผ่านพื้นที่ตำบลเขาน้อย ตำบลรางสาลี่ อำเภอท่าม่วง เข้าสู่พื้นที่บ้านอู่ตะเภา บ้านแหลมทอง บ้านชุกกระเพรา ตำบลกลอนโด อำเภอด่านมะขามเตี้ยถึงริมน้ำลำภาชี บริเวณ กม.31+000 จะเป็นจุดตัดทางหลวงหมายเลข 3209 ตอนกาญจนบุรี - อำเภอด่านมะขามเตี้ย ภูมิประเทศเป็นพื้นที่ทางการเกษตร บ้านเรือนค่อนข้างหนาแน่น ในพื้นที่หมู่บ้านหรือชุมชนซึ่งแนวเส้นทางจะไม่ผ่านเข้าใกล้ชุมชนใหญ่ บริเวณลำภาชีเป็นที่ลุ่มมีน้ำท่วมประจำทุกปี เมื่อข้ามลำภาชีแล้วจะเข้าสู่พื้นที่ของบ้านท่ามะไฟ บ้านเนินสวรรค์ ตำบลจรเข้เผือก อำเภอด่านมะขามเตี้ย จากนั้นจะเข้าสู่พื้นที่ตำบลบ้านเก่า อำเภอเมือง จังหวัดกาญจนบุรี บริเวณ กม.53+000 แนวทางจะเบนขึ้นทางตะวันตกเฉียงเหนือไปตัดทางหลวงหมายเลข 3229 ที่บริเวณบ้านประตูด่าน และไปผ่านพื้นที่เขาสูงที่ประมาณ กม.71+000 ซึ่งจะมีอุโมงค์ความยาว 2 กิโลเมตร และแนวทางจะเบนลงทางตะวันตกเฉียงใต้ เมื่อผ่านจุดนี้โดยแนวเส้นทางจะวกลงทางใต้สู่ชายแดนไทย/สหภาพพม่า บ้านพุน้ำร้อน และสิ้นสุดที่เขตแดนระหว่างไทยและพม่า ระยะทางของแนวเส้นทางรวมทั้งสิ้น 82 กิโลเมตร