ทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 401 เป็นเส้นทางหลักที่เชื่อมระหว่างจังหวัดสุราษฎร์ธานีกับจังหวัดนครศรีธรรมราช โดยมีเส้นทางเริ่มจากใกล้ ๆ อำเภอตะกั่วป่า ในช่วงแรกเป็นถนน 2 ช่องจราจร จากนั้นวิ่งไปทางตะวันออก เข้าสู่จังหวัดสุราษฎร์ธานี โดยผ่านอำเภอพนมอำเภอบ้านตาขุน อำเภอคีรีรัฐนิคมจากนั้นได้ขยายเป็น 4 ช่องจราจรไปยังอำเภอพุนพิน และต่อไปยังตัวเมืองสุราษฎร์ธานี อำเภอกาญจนดิษฐ์ จากนั้นก็เข้าสู่เขตจังหวัดนครศรีธรรมราชที่อำเภอขนอม แต่ไม่ได้ผ่านตัวอำเภอขนอม จากนั้นก็วิ่งลงใต้ผ่านอำเภอสิชล อำเภอท่าศาลา และสิ้นสุดที่บ้านท่าแพ ประมาณ 10 กิโลเมตร ทางเหนือของตัวเมืองนครศรีธรรมราช ระยะทางทั้งหมดประมาณ 290 กิโลเมตร อยู่ในจังหวัดพังงาประมาณ 25 กิโลเมตร อยู่ในจังหวัดสุราษฎร์ธานีประมาณ 175 กิโลเมตร และอยู่ในจังหวัดนครศรีธรรมราชประมาณ 90 กิโลเมตร

เส้นทางส่วนใหญ่เป็นถนนลาดยาง แต่ช่วงระหว่างอำเภอพุนพิน ถึงจุดเริ่มเส้นทางเลี่ยงตัวเมืองสุราษฎร์ธานีเป็นถนนคอนกรีตเสริมเหล็ก ช่วงที่มี 4 ช่องจราจร การจราจรแต่ละทิศทางจะถูกคั่นด้วยเกาะกลางถนน หรือคูกลางถนน ยกเว้นช่วงสั้น ๆ ตอนผ่านบ้านต้นเหรียง และบ้านท่าแพ ไม่มีสิ่งใดกั้นระหว่างแต่ละทิศทาง

จากอำเภอพุนพินถึงอำเภอขนอม เส้นทางผ่านเนินเขาหลายลูก จุดที่สูงที่สุดคือเขาหัวช้าง ซึ่งอยู่ไม่กี่กิโลเมตรก่อนถึงทางแยกกับทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 4014 เส้นทางด้านตะวันออกของภูเขาระยะทางประมาณ 1 กิโลเมตร ได้ถูกขยายเป็น 6 ช่องจราจร โดยให้ช่องจราจรด้านนอกสุดสำหรับรถที่แล่นช้า จากอำเภอสิชลถึงบ้านท่าแพ เส้นทางเกือบจะราบเรียบ และที่อำเภอท่าศาลา มีช่วงประมาณ 2 กิโลเมตร ที่เส้นทางได้เข้าใกล้ชายทะเลมาก (ห่างจากฝั่งราว 10–50 เมตร) ซึ่งเป็นจุดเดียวที่ทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 401 ได้เข้าใกล้ชายทะเล

ช่วงระหว่างทางแยกกับทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 4008 (ใกล้ ๆ อำเภอพุนพิน) จนถึงทางแยกกับทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 4103 (ใกล้ ๆ บ้านท่าแพ) เคยเป็นเส้นทางหลักของภาคใต้ตอนล่างสำหรับเดินทางไปกรุงเทพมหานคร แต่เมื่อทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 41 ช่วงอำเภอพุนพิน–อำเภอทุ่งสงถูกสร้างเสร็จ การจราจรจำนวนมากได้หันไปใช้เส้นทางนี้แทน