ทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 304 แบ่งออกเป็น 8 ช่วง ได้แก่ ถนนแจ้งวัฒนะ ถนนรามอินทรา ถนนสุวินทวงศ์ ถนนมหาจักรพรรดิ ถนนศุขประยูร ช่วงฉะเชิงเทรา–กบินทร์บุรี ช่วงกบินทร์บุรี–ปักธงชัย และถนนสืบศิริ

ถนนแจ้งวัฒนะ

ทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 304 เริ่มต้นกิโลเมตรที่ 0 ที่แยกปากเกร็ด จุดตัดของถนนติวานนท์กับถนนแจ้งวัฒนะ ในอำเภอปากเกร็ด จังหวัดนนทบุรี มีเส้นทางไปตามถนนแจ้งวัฒนะทางตะวันออก ตัดกับถนนเลี่ยงเมืองปากเกร็ด แล้วตัดกับทางพิเศษอุดรรัถยาและทางพิเศษศรีรัช จากนั้นข้ามคลองประปาเข้าสู่เขตหลักสี่ กรุงเทพมหานคร ตัดกับถนนวิภาวดีรังสิต ที่แยกหลักสี่ ข้ามคลองถนน เข้าสู่เขตบางเขน และตัดกับถนนพหลโยธินที่วงเวียนอนุสาวรีย์หลักสี่ (อนุสาวรีย์พิทักษ์รัฐธรรมนูญ)

ถนนรามอินทรา

ถนนรามอินทรา (อักษรโรมัน: Thanon Rarm Intra) เริ่มจากวงเวียนอนุสาวรีย์หลักสี่ ในแขวงอนุสาวรีย์ เขตบางเขน กรุงเทพมหานคร ตัดออกไปทางตะวันออกเฉียงใต้ ผ่านแยกถนนลาดปลาเค้า ตัดกับถนนประดิษฐ์มนูธรรมและทางพิเศษฉลองรัช ผ่านตอนเหนือของเขตบึงกุ่ม แล้วเข้าสู่เขตคันนายาว ผ่านแยกถนนนวมินทร์ ตัดกับถนนวงแหวนรอบนอกด้านตะวันออก ผ่านแยกถนนรัชดาภิเษก–รามอินทรา ผ่านแยกถนนสวนสยาม ข้ามคลองบางชันเข้าสู่เขตมีนบุรี และสิ้นสุดที่แยกเมืองมีน

ถนนรามอินทราตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่ พลตำรวจโท พระรามอินทรา (ดวง จุลัยยานนท์) อธิบดีกรมตำรวจระหว่างปี พ.ศ. 2488 ถึงปี พ.ศ. 2489

ถนนสุวินทวงศ์

ถนนสุวินทวงศ์ (อักษรโรมัน: Thanon Suwinthawong) เริ่มต้นจากปลายถนนรามอินทราที่สี่แยกเมืองมีน เขตมีนบุรี เลี้ยวซ้ายขึ้นไปทางตะวันออกเฉียงเหนือ ผ่านถนนหทัยราษฎร์ ถนนสามวา คลองสามวา ถนนร่มเกล้า และถนนนิมิตใหม่ แล้วลงไปทางตะวันออกเฉียงใต้ เข้าแขวงแสนแสบ ตัดกับถนนรามคำแหง ถนนราษฎร์อุทิศ ถนนบึงขวาง และถนนคุ้มเกล้า เข้าสู่แขวงโคกแฝดและแขวงลำผักชี เขตหนองจอก ผ่านถนนเชื่อมสัมพันธ์ ถนนฉลองกรุง ถนนอยู่วิทยา และถนนร่วมพัฒนา เข้าสู่แขวงลำต้อยติ่งและแขวงกระทุ่มราย ผ่านถนนทหารอากาศอุทิศ สถานีตำรวจนครบาลสุวินทวงศ์ สุดเขตกรุงเทพมหานครที่คลองหลวงแพ่ง เข้าสู่ตำบลศาลาแดง อำเภอบางน้ำเปรี้ยว จังหวัดฉะเชิงเทรา ผ่านตลาดสดสุวินทวงศ์ เข้าสู่อำเภอเมืองฉะเชิงเทรา สิ้นสุดที่สะพานข้ามทางรถไฟฉะเชิงเทรา

ถนนสุวินทวงศ์เดิมมีชื่อเรียกว่า "ทางหลวงแผ่นดินสายมีนบุรี-ฉะเชิงเทรา-ปราจีนบุรี"[1] ได้รับการตั้งชื่อดังกล่าวเมื่อวันที่ 10 ธันวาคม พ.ศ. 2493[1] ในสมัยที่จอมพล ป. พิบูลสงครามเป็นนายกรัฐมนตรี เพื่อเป็นเกียรติแก่นายเกษม สุวินทวงศ์ ผู้ดำรงตำแหน่งนายช่างกำกับการเขตการทางปราจีนบุรีในขณะเริ่มก่อสร้างถนนสายนี้[1]

ถนนมหาจักรพรรดิ์

ถนนมหาจักรพรรดิ์ (อักษรโรมัน: Thanon Maha Chakkraphat) สันนิษฐานว่าตั้งชื่อขึ้นเพื่อเฉลิมพระเกียรติสมเด็จพระมหาจักรพรรดิ เมื่อครั้งที่ทรงปรับปรุงหัวเมืองต่าง ๆ หลังจากที่เสียสมเด็จพระศรีสุริโยทัย ในสงครามช้างเผือก

เริ่มต้นที่ทางแยกต่างระดับฉะเชิงเทรา ตัดไปทางตะวันออก ผ่านสถานีรถไฟชุมทางฉะเชิงเทรา ถนนศรีโสธร (ทางเข้าวัดโสธรวราราม) ข้ามแม่น้ำบางปะกงที่สะพานฉะเชิงเทรา

ถนนศุขประยูร

ถนนศุขประยูร (อักษรโรมัน: Thanon Suk Prayun) เริ่มจากสะพานฉะเชิงเทรา ไปทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ ผ่านวัดสุวรรณาราม สิ้นสุดที่ทางแยกคอมเพล็กซ์ ใกล้ที่ตั้งกองพลทหารราบที่ 11 ค่ายสมเด็จพระนั่งเกล้า อำเภอเมืองฉะเชิงเทรา จังหวัดฉะเชิงเทรา เดิมถนนศุขประยูรเป็นชื่อที่กำหนดให้กับทางหลวงสายฉะเชิงเทรา - พนัสนิคม - ชลบุรี ต่อมาเมื่อมีการตั้งชื่อทางหลวงโดยใช้ระบบหมายเลข กรมทางหลวงจึงได้รวมถนนศุขประยูรช่วงสะพานฉะเชิงเทราถึงทางแยกคอมเพล็กซ์เป็นส่วนหนึ่งของทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 304 และกำหนดให้ถนนศุขประยูรช่วงที่เหลือเป็นทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 315

ช่วงฉะเชิงเทรา-กบินทร์บุรี

เริ่มต้นที่ปลายถนนศุขประยูรที่ทางแยกคอมเพล็กซ์ เลี้ยวซ้ายไปทางตะวันออก ผ่านพื้นที่อำเภอบางคล้าและอำเภอพนมสารคาม ตัดกับทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 331 ที่ทางแยกต่างระดับชำขวาง ใกล้กับศูนย์ศึกษาการพัฒนาเขาหินซ้อนอันเนื่องมาจากพระราชดำริ และตัดกับทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 359 (สายสระแก้ว-เขาหินซ้อน) ในตำบลเขาหินซ้อน แล้วตัดตรงขึ้นเหนือเข้าสู่พื้นที่อำเภอศรีมหาโพธิ จังหวัดปราจีนบุรี ผ่านนิคมอุตสาหกรรม 304 1 และนิคมอุตสาหกรรมไฮเทคกบินทร์ เข้าสู่พื้นที่อำเภอกบินทร์บุรี ตัดกับถนนสุวรรณศร (ทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 33) ที่ทางแยกกบินทร์บุรี (สามทหาร)

ช่วงกบินทร์บุรี-ปักธงชัย

เริ่มจากถนนสุวรรณศร (ทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 33) แล้วมุ่งขึ้นเหนือ ผ่านอำเภอนาดี อุทยานแห่งชาติเขาใหญ่ และอุทยานแห่งชาติทับลาน เข้าสู่อำเภอวังน้ำเขียวและอำเภอปักธงชัย จังหวัดนครราชสีมา ผ่านค่ายปักธงชัย อ่างเก็บน้ำบ้านโนนแดง กู่เกษม และศูนย์วัฒนธรรมผ้าไหมปักธงชัย ก่อนถึงตัวอำเภอปักธงชัยมีทางแยกสองทาง โดยแยกไปเป็นทางเลี่ยงเมืองปักธงชัย สิ้นสุดที่หน้าโรงพยาบาลปักธงชัย

ถนนในช่วงนี้ก่อสร้างเมื่อปี พ.ศ. 2498 เป็นถนนลูกรังตลอดสาย จนกระทั่งในช่วงสงครามเวียดนาม เมื่อประเทศไทยประกาศเป็นมิตรร่วมรบกับสหรัฐอเมริกา จึงยินยอมรับความช่วยเหลือจากรัฐบาลสหรัฐอเมริกาในการก่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานด้านการคมนาคม เมื่อวันที่ 14 กรกฎาคม พ.ศ. 2508 สหรัฐอเมริกาได้เดินทางมาถึงประเทศไทย และเริ่มก่อสร้างค่ายพักทหารห่างจากตัวจังหวัดนครราชสีมา 42 กิโลเมตร จึงมีการก่อสร้างถนนลาดยาง ระยะทาง 132.5 กิโลเมตร ความกว้าง 22 ฟุต เพื่อประโยชน์ทางด้านยุทธศาสตร์และเชื่อมชายฝั่งทะเลตะวันออกกับภาคอีสาน ด้วยมูลค่าโครงการ 16 ล้านดอลลาร์สหรัฐ

ถนนสายนี้ก่อสร้างแล้วเสร็จเมื่อวันที่ 11 ธันวาคม พ.ศ. 2511 ต่อมากรมทางหลวงได้รับมอบถนนสายนี้อยู่ในความดูแลรับผิดชอบเมื่อวันที่ 15 มกราคม พ.ศ. 2512 ขึ้นทะเบียนเป็นทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 304 สายฉะเชิงเทรา-กบินทร์บุรี-นครราชสีมา โดยมีจอมพลถนอม กิตติขจร นายกรัฐมนตรีในขณะนั้นเป็นประธานในพิธีเปิด

บริเวณสามแยกปักธงชัย กิโลเมตรที่ 132+500 ซึ่งเป็นจุดสิ้นสุดทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 304 กับทางแยกถนนมิตรภาพ (ทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 2) ได้มีการก่อสร้างอนุสรณ์ซึ่งก่อขึ้นด้วยปูนซีเมนต์และทาสีขาว แสดงข้อมูลในอนุสรณ์ว่า "ทางหลวงสายที่ ๓๐๔ นครราชสีมา-กบินทร์บุรี ทำการก่อสร้างโดยกองพันทหารช่างพิเศษที่ ๒๓ (ประเทศไทย) กองพันทหารช่างที่ ๕๓๘ (สหรัฐอเมริกา) และกองพันทหารช่างที่ ๘๐๙ (สหรัฐอเมริกา) โดยการควบคุมของกองบัญชาการทหารสูงสุดแห่งประเทศไทย ระหว่างเดือนมิถุนายนถึงธันวาคม ๒๕๑๑ ก้าวหน้า เพื่อมิตรภาพ ความปลอดภัย"

อนุสรณ์ดังกล่าวตั้งอยู่ใต้สะพานต่างระดับที่กรมทางหลวงได้ก่อสร้างทางแยกต่างระดับปักธงชัย อีกทั้งยังมีการก่อสร้างทางเลี่ยงเมืองนครราชสีมาเพิ่มเติม จนกระทั่งสำนักงานแขวงการทางนครราชสีมาที่ 2 ได้เคลื่อนย้ายไปไว้บริเวณทางลงสะพานต่างระดับสามแยกปักธงชัย โดยได้ถอดเหล็กที่เป็นแผ่นป้ายข้อความจารึกการก่อสร้างถนนสาย 304 ออก เพื่อนำมาติดตั้งกับฐานจารึกใหม่[2]

ปัจจุบัน กรมทางหลวงได้ปรับปรุงทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 304 ช่วงกบินทร์บุรี-ปักธงชัย เพื่อเป็นการแก้ไขปัญหาการเกิดอุบัติเหตุทางท้องถนน และรองรับปริมาณการจราจรที่เพิ่มขึ้น รวมทั้งเป็นทางเชื่อมผืนป่าของอุทยานแห่งชาติเขาใหญ่ โดยขยายช่องจราจรจากเดิม 2 ช่องจราจรเป็น 4 ช่องจราจร รวมทั้งก่อสร้างสะพานและทางลอดบางจุด โดยเริ่มก่อสร้างตั้งแต่ปี พ.ศ. 2549 คาดว่าจะแล้วเสร็จในปี พ.ศ. 2562[3]

ถนนสืบศิริ

ถนนสืบศิริ (อักษรโรมัน: Thanon Suep Siri) เริ่มจากตรงจุดแยกก่อนถึงอำเภอปักธงชัย แต่เป็นแยกเข้าเมืองปักธงชัย ไปบรรจบกับทางเลี่ยงเมืองที่บริเวณหน้าโรงพยาบาลปักธงชัย จากนั้นมุ่งขึ้นเหนือตัดกับทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 24 เข้าสู่อำเภอเมืองนครราชสีมา ผ่านสวนสัตว์นครราชสีมา สิ้นสุดเมื่อบรรจบกับถนนมิตรภาพ ที่ทางแยกต่างระดับนครราชสีมา อำเภอเมืองนครราชสีมา จังหวัดนครราชสีมา

ถนนสืบศิริเดิมมีชื่อเรียกว่า "ทางหลวงแผ่นดินสายนครราชสีมา-กบินทร์บุรี"[1] ต่อมาได้รับการตั้งชื่อดังกล่าวเมื่อวันที่ 10 ธันวาคม พ.ศ. 2493[1] ในสมัยที่จอมพล ป. พิบูลสงครามเป็นนายกรัฐมนตรี เพื่อเป็นเกียรติแก่นายจำรัส สืบศิริ อดีตนายช่างกำกับการเขตการทางนครราชสีมา[1]