Đoạn đường có chiều dài 4.187m, chiều rộng 60m, 12 làn xe. Các nút giao chính gồm các đường: Tô Ngọc Vân, Đào Trình Nhất và Kha Vạn Cân.

Tuyến đường Phạm Văn Đồng dài hơn 12 km, điểm đầu nối từ ngã năm Nguyễn Thái Sơn, quận Gò Vấp và điểm cuối tuyến là nút giao thông Linh Xuân, quận Thủ Đức.

Tháng 9/2013, TP.HCM đã tổ chức thông xe đợt 1 đoạn từ nút giao Nguyễn Thái Sơn đến nút giao Bình Triệu dài 4,7 km.

Trong tháng 8 và tháng 9/2014, TP.HCM tiếp tục thông xe đoạn từ đường số 18 qua đường 20 đên đường Hiệp Bình, quận Thủ Đức.

Tuyến đường có tổng vốn đầu tư 340 triệu USD, do tập đoàn GS (Engineering Contruction - Hàn Quốc làm chủ đầu tư) khởi công vào tháng 6/2008. Đây cũng là dự án đầu tiên tại Việt Nam do nước ngoài đầu tư xây dựng theo hình thức BT (xây dựng - chuyển giao).

Tuyến đường được thực hiện nhằm giải quyết nhu cầu giao thông của TP.HCM nói chung và khu vực cửa ngõ đông bắc nói riêng. Đây là tuyến đường kết nối từ sân bay Tân Sơn Nhất qua địa bàn các quận Tân Bình, Gò Vấp, Bình Thạnh, Thủ Đức với tỉnh Bình Dương, Đồng Nai.