Theo phương án được duyệt, dự án có tổng chiều dài gần 29km. Điểm đầu dự án tại Chợ Chu (điểm cuối đoạn Chợ Mới - Chợ Chu), huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên. Điểm cuối dự án tại ngã ba Trung Sơn (giao cắt với QL2C), huyện Yên Sơn.

Tuyến đường Hồ Chí Minh đoạn qua xã Phú Thịnh (Yên Sơn) sẽ được đấu nối từ Ngã 3 Trung Sơn đến chợ Chu (Thái Nguyên).

Tuyến đường được đầu tư quy mô đường cấp III miền núi, bề rộng nền đường 9m, bề rộng mặt đường 6m, vận tốc thiết kế 60km/h, có châm chước những vị trí khó khăn. Riêng đoạn tuyến đi qua trung tâm xã Trung Sơn (chiều dài khoảng 532m) sẽ được đầu tư quy mô đường đô thị, bề rộng nền đường 14m, bề rộng mặt đường 10m.

Tổng mức đầu tư dự án là 1.665 tỷ đồng từ nguồn vốn ngân sách Nhà nước. Trong đó, chi phí bồi thường hỗ trợ, tái định cư hơn 419 tỷ đồng, chi phí xây dựng hơn 1.000 tỷ đồng, chi phí quản lý dự án hơn 11 tỷ đồng, chi phí tư vấn hơn 45 tỷ đồng, chi phí dự phòng hơn 66 tỷ đồng...

Việc đầu tư đường Hồ Chí Minh đoạn Chợ Chu - Ngã ba Trung Sơn sẽ góp phần nối thông tuyến đường Hồ Chí Minh từ Pác Bó (Cao Bằng) đến Đất Mũi (Cà Mau). Đồng thời tăng cường kết nối, nâng cao năng lực khai thác vùng trung du, miền núi phía Bắc và trên các hành lang vận tải từ Thái Nguyên, Tuyên Quang đến các các địa phương vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ.