ทางหลวงสายนี้มีเส้นทางแยกมาจากทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 340 ที่ตำบลแพรกศรีราชา อำเภอสรรคบุรี จังหวัดชัยนาท เส้นทางมุ่งไปทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ขนานไปกับแม่น้ำน้อย ผ่านโรงเรียนคุรุประชาสรรค์ จากนั้นเข้าเขตจังหวัดสิงห์บุรี ผ่านอำเภอบางระจัน อำเภอค่ายบางระจัน อำเภอท่าช้าง จากนั้นเข้าจังหวัดอ่างทอง ผ่านอำเภอโพธิ์ทอง อำเภอวิเศษชัยชาญ เข้าสู่จังหวัดพระนครศรีอยุธยา ผ่านอำเภอผักไห่ และเข้าอำเภอเสนา โดยผ่านสะพานข้ามแม่น้ำน้อย ก่อนที่จะสิ้นสุดบริเวณสี่แยกบนทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 3263 ที่ตำบลบางนมโค และเชื่อมต่อกับทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 3111 สามารถเดินทางไปยังจังหวัดปทุมธานีได้