Chạy từ Bắc vào Nam, sau khi qua hầm Tam Điệp, tài xế sẽ di chuyển qua hầm Thung Thi (trong ảnh) thuộc địa phận huyện Hà Trung, tỉnh Thanh Hóa.
Hầm Thung Thi cũng có 2 ống hầm xuyên núi, chiều dài mỗi ống hầm là 680m.
Đây cũng là hầm xuyên núi dài nhất trên tuyến cao tốc Mai Sơn – Quốc lộ 45.
Cao tốc Mai Sơn - Quốc lộ 45 có 2 cây cầu vượt sông, gồm cầu Vĩnh An dài gần 476m vượt sông Mã. Cây cầu tiếp theo là cầu Núi Đọ (trong ảnh) dài hơn 1,6km vượt sông Chu thuộc địa phận huyện Thiệu Hóa, tỉnh Thanh Hóa. Sau khi đưa vào vận hành, tuyến đường sẽ rút ngắn thời gian di chuyển từ thủ đô Hà Nội tới Thanh Hóa xuống còn 2 giờ đồng hồ, thay vì đi mất khoảng 2,5 - 3 giờ như trước.