Dự án do Ban Quản lý Dự án Đầu tư Xây dựng các Công trình Giao thông tỉnh Tuyên Quang làm chủ đầu tư. Tổng chiều dài toàn tuyến 77 km, điểm đầu tại nút giao cao tốc Tuyên Quang - Phú Thọ với QL 2D, thuộc địa phận xã Nhữ Khê, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang; điểm cuối tại Km77+00, khớp nối với Dự án cao tốc Tuyên Quang - Hà Giang (giai đoạn 1), đoạn qua tỉnh Hà Giang.
Quy mô giai đoạn 1 với 2 làn xe cơ giới; 7 nút giao liên thông và ba nút giao bằng; 91 hầm chui; 22 cầu trên đường cao tốc, cầu trên nhánh nút giao liên thông vượt đường cao tốc và cầu vượt. Quy mô giai đoạn 2 dự kiến 4 làn xe cơ giới.
Tổng mức đầu tư đoạn tuyến cao tốc này là 6.800 tỷ đồng, trong đó: 4.497 tỷ đồng vốn ngân sách trung ương; 2.303 tỷ đồng vốn ngân sách địa phương.
Việc đầu tư xây dựng tuyến cao tốc sẽ góp phần hoàn thiện kết cấu hạ tầng giao thông; trở thành trục giao thông kết nối nhanh, thuận lợi, giải quyết được những điểm nghẽn về giao thông liên vùng từ Thủ đô Hà Nội qua tỉnh Tuyên Quang đến cửa khẩu quốc tế Thanh Thủy (Hà Giang).