都心から半径3km以内に位置する環状の路線です。各放射線がジャンクションから郊外にむかって伸びています。構造的にはトンネル、掘割、高架と各地区に適した構造が採用されています。中でも三宅坂JCTは分合流を地下で行っている世界でも珍しい構造です。

大橋JCTから西新宿JCT、熊野町JCT、板橋JCT、江北JCT、小菅JCT、堀切JCTを経て綾瀬川および荒川沿いを南下し、葛西JCTで高速湾岸線に合流します。途中にある「山手トンネル」は都市内長大道路トンネルで、トンネル内の安全確保や周辺環境の保全に最大限の配慮がなされています。

江戸橋JCTで高速都心環状線と分岐し、昭和通りの上を高架構造で北上します。途中、上野駅前を通過し入谷出入ロに至ります。なお、上野駅前は街並みとの調和を図るために高架橋に美化対策を施行しています。

浜崎橋JCTで高速都心環状線と分岐し、羽田で高速神奈川1号横羽線に接続します。途中、芝浦JCTで高速11号台場線と、昭和島JCTで高速湾岸分岐線と分岐します。

一ノ橋JCTで高速都心環状線と分岐し、南麻布、上大崎および西五反田を経て荏原、戸越出入口に至る路線です。途中、国立自然教育園のそばを通りますが、ここでは野鳥保護のため、高欄に直接照明器具を取り付け、照明が道路外に漏れないようにしています。

谷町JCTで高速都心環状線と分岐し、六本木、渋谷を通過し国道246号上を三軒茶屋、駒沢、新町を経て用賀にいたる路線です。用賀で東名高速道路に接続します。渋谷駅付近はJR線、東急東横線および一般街路が交差しており、その交通機能を阻害しない片持式張出工法によって造られたコンクリート橋があります。

三宅坂JCTで高速都心環状線と分岐し、迎賓館の下をトンネルで通過します。そして、神宮外苑、代々木、西新宿を経て甲州街道上を初台、永福、下高井戸と西進し、高井戸で中央自動車道に接続します。

竹橋JCTで高速都心環状線と分岐し、東京ドームの西側を通り、飯田橋、池袋、板橋本町、中台、高島平と北西に進み、荒川を渡り、美女木JCTで高速埼玉大宮線および東京外環自動車道に接続します。

江戸橋JCTで高速都心環状線と分岐し、箱崎で9号線とジャンクションを形成します。その後北上し、隅田川上の両国JCTで高速7号小松川線と分岐します。さらに、隅田川沿いに進み堀切JCTで、高速中央環状線に接続します。

小菅JCTで高速中央環状線と分岐し、綾瀬川に沿って北上し、埼玉県八潮市を経て、三郷JCTで常磐自動車道・東京外環自動車道に接続します。

両国JCTで高速6号向島線と分岐し、竪川上を高架で国道14号と平行して進み、荒川及び中川を横断して江戸川区谷河内町で京葉道路に接続します。途中、荒川を横断する個所には斜張橋（横浜ベイブリッジと同種の橋）があります。

箱崎JCTで高速6号向島線と分岐して隅田川を横断し、埋め立てた油掘川の上を経て、木場付近から三ツ目通り上を進み、辰巳JCTで高速湾岸線に接続します。沿道の一部は環境施設帯（緩衝緑地帯）として整備されています。

東雲JCTで高速湾岸線と分岐し、晴海出入口に至る路線です。
都心環状線に集中している築地・月島地区の交通の分散を図ります。
東京臨海部、晴海・豊洲地区から発生する交通需要を高速湾岸線に誘導する役割を担うほか、都心部と高速湾岸線を結ぶ9号深川線・高速11号台場線のバイパス的機能を果たしています。

高速11号台場線は、高速1号羽田線の芝浦JCTを起点とし、東京港を横断し、有明JCTで高速湾岸線に接続する延長5.0kmの路線です。
高速11号台場線は、千葉方面および神奈川方面から都心へ向かう交通を、この路線経由でう回させることにより、箱崎・江戸橋両JCT付近および高速1号羽田線の渋滞を緩和します。さらに、都心部とレインボータウン（臨海副都心の愛称）などの開発が進められている東京臨海部が結ばれ、これらの開発に伴って増える関連交通のサービスに貢献します。また、東京港第一航路を横断するレインボーブリッジは、全長798m、中央径間570m、主塔の高さ126m、航路巾500m、航路中央の高さ50mを確保した2層構造となっています。上層には首都高速道路が、下層には臨港道路・遊歩道及び新交通システム（ゆりかもめ）があります。
夜間にはライトアップもされ、東京港の夜景をひときわ魅力的なものにしています。

神田橋JCTで高速都心環状線と分岐し、トンネル区間となります。有楽町の付近で地上に出て東京高速道路(株)線に接続し、これを通過して汐留JCTで高速都心環状線に接続します。

都県境（多摩川トンネル内）から、羽田空港の東側を走り、東海JCTで高速湾岸分岐線と合流し、有明JCTで高速11号台場線と、東雲JCTで高速10号晴海線と、辰巳JCTで高速9号深川線とそれぞれ接続します。さらに荒川を横断した後に葛西JCTで高速中央環状線が分岐し、その後、江戸川を渡りディズニーランドを右に見て、高谷JCTで東関東自動車道・東京外環自動車道に接続します。羽田空港では、空港施設と一体化した半地下構造となっています。

横浜横須賀道路金沢支線並木から、三溪園・横浜ベイブリッジを通り、大黒JCTで高速神奈川5号大黒線と分岐します。その後北東に進み、鶴見つばさ橋、扇島、東扇島、川崎航路トンネル、川崎浮島JCTを経て、多摩川トンネル内の都県境まで延長30.1kmの路線です。途中、川崎航路トンネルは水底部の長さが1,190mの沈埋トンネルで、続く多摩川トンネルとともに断面積・全体積の大きさでは世界最大級です。
横浜ベイブリッジは、全長890m、主塔の高さ175mの2層構造の斜張橋で、上層には首都高速、下層には国道357号が通ります。また鶴見つばさ橋は、全長1,020m、主培の高さ183mで、一面吊り斜張橋としては世界最大級の大きさです。夜間は2橋ともに美しくライトアップされ、横浜の夜景を演出します。

昭和島JCTで高速1号羽田線と分岐し、東海JCTで高速湾岸線に接続する路線です。

高速1号羽田線の羽田（環状8号線）から多摩川を渡り産業道路、京浜工業地帯を通り、生麦JCTで高速神奈川5号大黒線が分岐します。この後入江川運河の上を通り、金港JCTで高速神奈川2号三ツ沢線が分かれ、みなとみらい21地区に沿って走り、石川町JCTで高速神奈川3号狩場線に接続します。

金港JCTで高速神奈川1号横羽線と分岐して、北西に進み、三ツ沢で第三京浜道路、横浜新道に接続します。

本牧JCTから新山下、元町を通り、石川町JCTで高速神奈川1号横羽線が分岐します。この後、中村川の上を高架構造で通過し、南太田付近で京浜急行線を越え丘陵部に入り、狩場で横浜横須賀道路に接続します。途中、丘陵部に入ったところから、両側に幅20m、延長約3kmにわたって面積約10万m2の環境施設帯が設けてあり、地域の人々に、うるおいある環境を提供しています。

大黒JCTから大黒町を通り、生麦JCTで高速神奈川1号横羽線に接続します。途中、京浜運河を渡るところでは2層構造のトラス橋を採用しています。

高速湾岸線及び東京湾アクアラインと川崎浮島JCTで接続し、高速神奈川1号横羽線と大師JCTで接続する路線であり、川崎市街から羽田空港や千葉方面へのアクセス向上による都市機能の強化、経済活動の活性化に貢献します。
構造は、川崎浮島JCTから殿町出入口付近までは上下2層の多径間連続の高架構造で、その先は平面、半地下、トンネル構造と移行し、大師JCTでトンネル構造から半地下、平面、高架構造となり横羽線に接続します。

高速神奈川1号横羽線及び高速神奈川5号大黒線の生麦JCTと第三京浜の横浜港北JCTの約8.2kmをつなぐ路線で、全線の約7割に及ぶ約5.9kmの区間は「横浜北トンネル」となっています。

横浜北線及び第三京浜道路（横浜港北JCT）から東名高速（横浜青葉JCT）を結ぶ路線です。
横浜北線と一体となり、東名高速道路から横浜港まで直結します。

江北JCTで高速中央環状線と接続し、荒川左岸沿いに進み、鹿浜橋付近で荒川から離れて都県境にそって北上します。さらに、川口市新郷工業団地、安行地区を通り川口JCTで東北自動車道・東京外環自動車道に接続します。

新大宮バイパス上の高速埼玉大宮線 与野JCTから東進し、さいたま新都心の地下を「新都心トンネル」（延長約2.9km）で、見沼田んぼを高架で通過し、さいたま見沼出入口で第二産業道路に接続します。
見沼田んぼでは環境施設帯でのビオトープ整備や、光の漏れ出しの少ない照明の採用など自然環境に配慮しています。

高速5号池袋線と東京外環自動車道に接続する美女木JCTから高架構造で新大宮バイパス（国道17号）上を北進し、西浦和駅付近でＪＲ武蔵野線を越え、さいたま市中央区円阿弥の与野出入口に至ります。