Đường có vận tốc 100-120km/h
Theo thiết kế, dự án thành phần đường bộ cao tốc tuyến Bắc – Nam đoạn Nghi Sơn - Diễn Châu có điểm đầu (Km380+000) sau nút giao với đường Nghi Sơn - Bãi Trành, tuyến đi về phía Nam, đi cách đập Hồ Khe Nhồi khoảng 80 km, sau đó vượt qua núi Mồng Gà bằng hầm Trường Vinh, vượt sông Hoàng Mai và vượt qua núi Ba Chóp tại khu vực giữa hồ Khe Mây và hồ An Nghĩa, rẽ phải cắt Quốc lộ 48B (trước đây là Tỉnh lộ 537), vượt qua đường sắt Cầu Giát - Nghĩa Đàn, giao Quốc lộ 48 tại xã Diễn Đoài.
Tuyến tiếp tục đi cách Quốc lộ 1A về phía Tây khoảng trên 2 km, cắt Quốc lộ 7B (trước đây là Tỉnh lộ 538), rồi giao với Quốc lộ 7 và kết thúc tại địa phận Diễn Cát- Diễn Châu ( Nghệ An).
Đường bộ cao tốc Bắc - Nam đoạn Nghi Sơn – Diễn Châu 23 công trình cầu.
Trong đó có 13 cầu trên đường cao tốc; 9 cầu trên đường ngang vượt cao tốc và 1 cầu trong nút giao liên thông.
Cụ thể: Cầu trên đường cao tốc gồm: Cầu Khe Nhồi (rộng 17,5m), cầu Hoàng Mai 2 (17,5m), cầu Bà Rá (17,5m), cầu Quỳnh Tân (17,5m), cầu An Nghĩa (17,5m), cầu Quỳnh Lưu (17,5m), cầu Ngọc Chi (17,5m), cầu ĐH 258 (17,5m), cầu Yên Hội (17,5m), cầu Gia Hội (17,5m), cầu Nguyên Thượng (17,5m), cầu Đồng Én (17,5m), cầu Diễn Cát (24,5m) .
Cầu trên đường ngang vượt cao tốc gồm: Cầu Trường Lâm (rộng 12m), cầu Quỳnh Vinh (12m), cầu Quỳnh Trang (9m), cầu Quỳnh Lâm (7,5m), cầu Diễn Đoài (12m), cầu Đô Thành (7,5m), cầu Diễn Liên (7,5m), cầu Diễn Đồng (12m), cầu Diễn Quảng (7,5m).
Tuyến có 3 nút giao thông liên thông khác mức, đó là các nút giao với Quốc lộ 48D, nút giao với Quốc lộ 48B và nút giao với Quốc lộ 7.
Các công trình cầu được thiết kế theo các tiêu chuẩn TCVN 11823-1:2017 đến TCVN 11823-14:2017 với khổ cầu phù hợp khổ nền đường; trong đó cầu trên đường cao tốc: gồm 4 làn xe cao tốc; cầu vượt trực thông: Bề rộng cầu phù hợp với quy mô đường hiện tại, có xem xét để phù hợp với quy hoạch (nếu có); cầu trong nút giao liên thông, cầu trên nhánh giao có bề rộng cầu phù hợp với quy mô các nhánh kết nối.
Tổng mức đầu tư giai đoạn phân kỳ là 8.380,67 tỷ đồng, trong đó: chi phí xây dựng và thiết bị 5.124,28 tỷ đồng; Chi phí GPMB, tái định cư (đã bao gồm dự phòng) 1.423,48 tỷ đồng.