แนวเส้นทางจะเริ่มต้นจากจุดเชื่อมต่อกับรถไฟฟ้ามหานคร สายสีม่วง และรถไฟฟ้าสายสีชมพู จากนั้นจะวิ่งตรงเข้าสู่ถนนงามวงศ์วาน ผ่าน ทางพิเศษศรีรัช แยกพงษ์เพชร เรือนจำกลางคลองเปรม แยกบางเขน เชื่อมต่อกับรถไฟฟ้าชานเมืองสายสีแดงเข้ม จากนั้นเบี่ยงซ้ายเข้าสู่พื้นที่มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ตรงมาถึงแยกเกษตรแล้วเบี่ยงขวากลับเกาะกลางถนน เชื่อมกับรถไฟฟ้าบีทีเอส สายสุขุมวิท จากนั้นผ่านแยกเกษตรตรงมาบนถนนประเสริฐมนูกิจ และเบี่ยงทางออกจากกันเพื่อลดระดับไปอยู่ใต้ทางด่วนขั้นที่ 3 สายเหนือ ตอน N2 ผ่านจุดตัดทางพิเศษฉลองรัช ในอนาคตจะเชื่อมต่อกับรถไฟฟ้าสายสีเทา จากนั้นจะตรงไปแยกนวลจันทร์-นวมินทร์ แล้วเลี้ยวขวาเข้าถนนนวมินทร์ แล้วตรงไปตามแนวถนนนวมินทร์จนถึงแยกบางกะปิ แนวเส้นทางศึกษาจะแยกออกเป็นสองสายเพื่อสิ้นสุดที่บริเวณแยกลำสาลีที่เป็นจุดเชื่อมต่อรถไฟฟ้ามหานคร สายสีส้ม และรถไฟฟ้าสายสีเหลือง โดยในกรณีผู้ให้บริการเป็นบริษัทในเครือบีทีเอส กรุ๊ป โฮลดิ้งส์ หรือกิจการร่วมค้า บีเอสอาร์ แนวเส้นทางจะเลี้ยวขวาเข้าถนนลาดพร้าวก่อนยกระดับเหนือเส้นทางรถไฟฟ้าสายสีเหลืองที่จุดตัดถนนลาดพร้าว-ศรีนครินทร์ เพื่อสิ้นสุดเส้นทางที่สถานีแยกลำสาลีของรถไฟฟ้าสายสีเหลืองซึ่งจะปรับแบบให้เป็นสถานีร่วม แต่หากผู้ให้บริการไม่ใช่กลุ่มบีทีเอส หรือกิจการร่วมค้าบีเอสอาร์ แนวเส้นทางจะวิ่งตรงเข้าสู่ถนนพ่วงศิริและสิ้นสุดที่จุดตัดถนนรามคำแหงกับถนนพ่วงศิริ โดยเชื่อมต่อกับรถไฟฟ้ามหานคร สายสีส้มและรถไฟฟ้าสายสีเหลืองด้วยทางเดินยกระดับ