Tuyến đường có tổng chiều dài 40,2 km, trong đó đi trên địa phận tỉnh Tuyên Quang khoảng 11,63 km; đi trên địa phận tỉnh Phú Thọ khoảng 28,57 km. Dự án có mục tiêu đâu tư, xây dựng đường cao tốc Tuyên Quang - Phú Thọ kết nối với cao tốc Nội Bài - Lào Cai nhằm đáp ứng nhu cầu vận tải ngày càng tăng cao, giảm ùn tắc và tai nạn giao thông trên tuyến Quốc lộ 2.
Tuyến đường cũng giúp rút ngắn thời gian vận chuyển, kết nối giữa tỉnh Tuyên Quang, Phú Thọ với mạng lưới giao thông trong khu vực và hệ thống giao thông quốc gia, nâng cao hiệu quả khai thác của tuyến đường cao tốc Nội Bài - Lào Cai; tạo bước phát triển đột phá về kinh tế - xã hội, thúc đẩy phát triển du lịch của tỉnh Tuyên Quang và tỉnh Phú Thọ nói riêng và khu vực trung du và miền núi phía Bắc nói chung; đảm bảo an ninh quốc phòng, phù hợp với quy hoạch và định hướng phát triển giao thông vận tải của cả nước.
Tại quyết định phê duyệt điều chỉnh chủ trương vừa được Phó Thủ tướng Chính phủ Lê Văn Thành ký, dự án đầu tư xây dựng đường cao tốc Tuyên Quang - Phú Thọ kết nối với cao tốc Nội Bài - Lào Cai được điều chỉnh tổng mức đầu tư như sau: Tăng tổng mức đầu tư là hơn 3.700 tỷ đồng - tại Quyết định số 2275/QĐ-TTg ngày 31/12/2020 tổng mức đầu tư dự án là 3.112,97 tỷ đồng; trong đó, giai đoạn 1 là 3.253 tỷ đồng, giai đoạn 2 là 459,97 tỷ đồng.
Dự án được sử dụng nguồn vốn đầu tư gồm: ngân sách Trung ương, ngân sách địa phương; trong đó, giai đoạn 1 vốn ngân sách trung ương là 2.100 tỷ đồng; vốn ngân sách địa phương là 1.153 tỷ đồng. Thời gian thực hiện từ năm 2021 đến 2025.