天府大道北延线路线起于成都市新都区与广汉行政区域分界处（即半边堰），沿东北方向行进跨越青白江，下穿成汶铁路后，途经团柏村、双柏村、向阳镇广兴场东侧、上跨成兰铁路、成都第二绕城高速公路，在南兴镇东侧洪家院子处与汉彭公路交叉，路线继续沿东北方向行进跨越鸭子河、广岳铁路、北京大道，又经双福220KV变电站与南丰镇之间穿越、永乐村卫生站、石桥林村东侧，于三圣寺附近跨越石亭江，进入德阳市旌阳区，又经金沙江路，接入西二环路，沿规划的西二环方向行进，与省道S106、长江西路延伸线交叉，下穿德天铁路后，止于青衣江路延伸线。路线全长34.7公里，估算投资约123.8亿元。
德阳境全线按150米红线控制，近期采用双向八车道加四个辅道共十二车道的横断面形式，主道采用80Km/h，辅道采用40Km/h，道路红线宽度80m。