เป็นเส้นทางยกระดับความสูง 14 เมตรจากระดับดินไปตามแนวถนนเดิม แบ่งเป็น 2 ช่วงหลัก 3 ช่วงย่อยได้แก่

สายสีเทาส่วนเหนือ (วัชรพล-ทองหล่อ)

เริ่มต้นจากบริเวณแยกต่างระดับรามอินทรา จุดตัดถนนรามอินทรา ถนนวัชรพล ถนนประดิษฐ์มนูธรรม และทางพิเศษฉลองรัช มุ่งหน้าลงมาทางทิศใต้ตามแนวเขตทางของถนนประดิษฐ์มนูธรรม โดยวางโครงสร้างบนพื้นที่ด้านข้างทางเท้าและทางจักรยาน ผ่านถนนนวลจันทร์ ถนนสุคนธสวัสดิ์ ยกข้ามถนนประเสริฐมนูกิจ (ถนนเกษตร-นวมินทร์) ผ่านซอยลาดพร้าว 87 เข้าถนนประดิษฐ์มนูธรรม ผ่านแยกประชาธรรม จุดตัดถนนประชาอุทิศ ลอดใต้ทางพิเศษศรีรัช ที่แยกพระราม 9-ประดิษฐ์มนูธรรม เลี้ยวที่แยกเอกมัยเหนือมาทางทิศตะวันตกเข้าสู่แนวเกาะกลางถนนเพชรบุรีตัดใหม่ แล้วเลี้ยวลงมาทางทิศใต้เข้าสู่แนวเกาะกลางถนนทองหล่อตลอดสาย สิ้นสุดเส้นทางที่บริเวณปากซอยสุขุมวิท 55 รวมระยะทาง 16.25 กิโลเมตร มีทั้งสิ้น 15 สถานี เส้นทางส่วนนี้มีระยะทางรวมทั้งหมด 16.25 กิโลเมตร

สายสีเทาส่วนใต้ ช่วงที่ 1 (พระโขนง - พระราม 3)

แนวเส้นทางเริ่มต้นจากบริเวณแยกพระโขนง จุดตัดถนนสุขุมวิท กับถนนพระรามที่ 4 แล้ววิ่งตามเส้นทางถนนพระรามที่ 4 มาจนถึงสี่แยกวิทยุ แนวเส้นทางจะเบี่ยงลงไปยังถนนสาทรโดยใช้คลองสาทรเป็นแนวเส้นทางจนถึงแยกสาทร-นราธิวาส แนวเส้นทางจะเบี่ยงซ้ายเข้าถนนนราธิวาสราชนครินทร์แล้ววิ่งตามเส้นทางเดียวกับ รถโดยสารด่วนพิเศษ สายสาทร-ราชพฤกษ์ แล้วเบี่ยงขวาสิ้นสุดเส้นทางบริเวณซอยพระรามที่ 3 ซอย 58 รวมระยะทาง 12.17 กิโลเมตร มีทั้งสิ้น 15 สถานี

สายสีเทาส่วนใต้ ช่วงที่ 2 (พระราม 3 - ท่าพระ)

แนวเส้นทางต่อเนื่องจากช่วงก่อนหน้านี้ เริ่มจากบริเวณซอยพระรามที่ 3 ซอย 58 วิ่งตามแนวถนนพระรามที่ 3 ลอดใต้ถนนวงแหวนอุตสาหกรรม, สะพานพระราม 9 (ทางพิเศษเฉลิมมหานคร) แล้วข้ามแม่น้ำเจ้าพระยาบริเวณช่องว่างระหว่างสะพานพระราม 3 กับสะพานกรุงเทพ เข้าสู่ฝั่งธนบุรี ผ่านสี่แยกมไหสวรรย์เข้าสู่ถนนรัชดาภิเษก และสิ้นสุดเส้นทางบริเวณแยกท่าพระ เชื่อมต่อกับรถไฟฟ้ามหานคร สายเฉลิมรัชมงคล รวมระยะทาง 11.48 กิโลเมตร มี 9 สถานี