Theo Quy hoạch chung xây dựng Thủ đô Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, tuyến đường Tây Thăng Long là trục giao thông chính kết nối khu vực Tây hồ Tây và phía Bắc cầu Thăng Long với Khu đô thị Sơn Tây.
Dự án có điểm đầu giao với đường Võ Chí Công (đường Vành đai 2); điểm cuối giao với quốc lộ 32 thị xã Sơn Tây. Tổng chiều dài tuyến 33,18km (Tây Hồ 300m; Bắc Từ Liêm 8,56km; Đan Phượng 10km; Phúc Thọ 13,4km; Sơn Tây 920m).
Đến nay, có 6,04km đã được đầu tư hoàn thiện theo quy hoạch; 9,04km đang có dự án nghiên cứu để đầu tư xây dựng; 18,1km chưa có dự án nghiên cứu đầu tư.
Một số đoạn của dự án vẫn đang trong quá trình giải phóng mặt bằng.
Những dầm cầu đã được đúc và chờ đợi được lắp đặt tại điểm Cầu Noi (phường Cổ Nhuế, quận Bắc Từ Liêm).
Hai đoạn tuyến đang đầu tư và triển khai các thủ tục đầu tư (9,04km): 1 đoạn trên địa bàn quận Bắc Từ Liêm, có chiều dài 3,24km (đoạn từ Văn Tiến Dũng đến Phạm Văn Đồng); 1 đoạn trên địa bàn huyện Đan Phượng, có chiều dài 5,8km (đoạn từ Vành đai 3,5 đến đường kênh Đan Hoài).
Ba đoạn tuyến chưa có dự án đầu tư (18,1km): 1 đoạn trên địa bàn Bắc Từ Liêm có chiều dài 500m (hầm chui khác mức với đường Phạm Văn Đồng): 1 đoạn trên địa bàn huyện Đan Phượng chiều dài 4,2km (đoạn từ đường kênh Đan Hoài đến đê La Thạch); trên địa bàn huyện Phúc Thọ có chiều dài 13,4km.
Người dân trồng rau trên dải phân cách tại một số đoạn đường đang bị vướng giải phóng mặt bằng.
Theo UBND thành phố Hà Nội, các đoạn tuyến trên đường Tây Thăng Long khi hoàn thành sẽ tạo thành trục huyết mạch và thông suốt nối từ khu vực Tây hồ Tây đến thị xã Sơn Tây, kết nối giao thông liên khu vực.
Các đoạn tuyến này còn kết nối với các trục đường quy hoạch của thành phố nhằm giảm tải cho quốc lộ 32, tạo thuận lợi cho việc đi lại của nhân dân cũng như thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội Thủ đô.
Toàn tuyến được quy hoạch với vỉa hè rộng và được lát đá tự nhiên. Công trình khởi công từ năm 2019, dự kiến hoàn thành năm 2021 nhưng đến nay mới hoàn thành khoảng 50% khối lượng
Đường Tây Thăng Long, đoạn qua quận Bắc Từ Liêm đã hoàn thiện với mặt cắt ngang lên tới 60m gồm 10 làn xe.