Dự án có điểm đầu tại Km0+130, phía Bắc cầu vượt Mai Dịch; điểm cuối tại Km5+497,72, phía Nam cầu Thăng Long. Cầu được xây dựng với chiều cao đảm bảo cho giao thông đô thị sử dụng hiệu quả khoảng tĩnh không dưới gầm cầu.

Về quy mô xây dựng: xây dựng đường cao tốc 4 làn xe, tốc độ thiết kế 100 km/h theo tiêu chuẩn thiết kế đường cao tốc TCVN 5729-2012 (đoạn cuối tuyến châm chước Vtk= 80km/h). Cầu cạn xây dựng vĩnh cửu bằng thép, BTCT, BTCT DƯL, tải trọng thiết kế HL93 theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 cấp động đất cấp 7 (theo thang MSK 64).

Dự án có tổng mức đầu tư: 5.343.438 triệu đồng, sử dụng nguồn vốn vay ODA của Nhật Bản và vốn đối ứng trong nước với thời gian thi công dự kiến là 28 tháng.

Dự án bao gồm 2 gói thầu xây lắp.

Gói số 1: Xây dựng đoạn Mai Dịch – Cổ Nhuế (Km0+130 – Km2+812,50) với chiều dài 2.685,5m. Phạm vi thi công chính bao gồm xây dựng 194,08m tường chắn đất có cốt MSE (từ Km0+134,72 đến Km0+328,80, nối mố A1 với mố cầu vượt Mai Dịch hiện tại); Xây dựng cầu cạn chạy suốt dài 2.483,70m (từ Km0+328,80 đến Km2+812,50) gồm 61 nhịp (mố A1 và từ trụ P1 đến P61), bằng dầm bê tông dự ứng lực Super-T chiều dài nhịp L=36,3~40m và dầm hộp thép liên tục với nhịp chính L=(62,1+78+62,1)m, trụ một cột dạng T bằng BTCT trên nền móng cọc khoan nhồi và móng cọc thép xoay đường kính 1,2 m; Xây dựng cầu nhánh xuống HQV-B từ Km 1+420 đến Km1+690,10 (bao gồm đường gom dài 31,0m; tường chắn dài 80,0m; 04 nhịp cầu dầm Super-T dài 159,10m) do Nhà thầu: Liên danh Sumitomo Mitsui Construction Co., Ltd. và Công ty Cổ phần Tập đoàn CIENCO4. Giá trị hợp đồng: 1.812.175.658 Yên Nhật Bản và 1.094.763.373.701 Việt Nam Đồng, tương đương 1.448,7 tỷ đồng. Thời gian thực hiện: 28 tháng.

Gói số 2: Xây dựng đoạn Cổ Nhuế - Nam Thăng Long (Km2+812,50-Km5+497,72) với chiều dài 2.682,22m. Phạm vi thi công chính bao gồm xây dựng cầu cạn chạy suốt dài 2.380,30m (từ Km2+812,50 đến Km5+159.80) gồm 58 nhịp (từ trụ P61 đến P118 và mố A2) bằng dầm bê tông dự ứng lực Super-T chiều dài nhịp L=34~40m và dầm hộp thép liên tục với nhịp chính L=(62,1+78+62,1)m, trụ một cột dạng T bằng BTCT trên nền móng cọc khoan nhồi và móng cọc thép xoay đường kính 1,2 m; Xây dựng tương chắn chữ L và gờ chắn bánh bằng BTCT sau mố A2 kết nối với cầu Thăng Long; Xây dựng các đường nhánh STL-A, nhánh STL-B, nhánh STL-E kết nối đường đô thị dưới cầu với cầu Thăng Long do Nhà thầu: Liên danh Tokyu Construction Co., Ltd. và Taisei Corporation. Giá trị hợp đồng: 1.195.843.683 Yên Nhật Bản và 970.950.061.970 Việt Nam Đồng, tương đương 1.210,7 tỷ đồng. Thời gian thực hiện: 28 tháng.