Theo Quyết định, mục tiêu của Dự án gồm các hạng mục: Mở rộng mặt đường đoạn Sóc Sơn - Thái Nguyên, lớp bê tông nhựa tạo nhám; hoàn thiện nút giao Yên Bình; bổ sung hoàn trả các đường ngang, đường gom phát sinh; xây dựng hệ thống an toàn giao thông; xây dựng trạm thu phí, hệ thống giao thông thông minh (ITS) và trạm dừng nghỉ của Dự án Quốc lộ 3 mới nhằm đảm bảo khai thác với tốc độ từ 100 -120 km/h trên toàn tuyến. Đồng thời, tạo nguồn vốn để thanh toán nợ đọng xây dựng cơ bản do vốn thiếu trong quá trình triển khai thực hiện Dự án QL3 mới đoạn Hà Nội - Thái Nguyên giai đoạn I.
Dự án được thực hiện tại thủ đô Hà Nội, tỉnh Bắc Ninh và tỉnh Thái Nguyên. Cụ thể: Điểm đầu: Ninh Hiệp (nút giao với QL1A mới với phía Bắc cầu Phù Đổng), huyện Gia Lâm, Hà Nội. Điểm cuối: Nối với điểm đầu của tuyến tránh thành phố Thái Nguyên tại phường Tân Lập, thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên. Tổng chiều dài tuyến là 63,8 km.
Về quy mô dự án, đường cao tốc loại A theo tiêu chuẩn TCVN5729-1997 với tốc độ khai thác từ 100 - 120km/h. Thông số thiết kế mặt cắt ngang gồm: Đoạn 1, từ Km0+00 - Km26+900 giữ nguyên theo thiết kế hiện trạng với dải dừng xe khẩn cấp rộng 3m, phần xe chạy 2x7,5m và dải an toàn trong 2x0,75m; Đoạn 2, từ Km26+900 - Km63+800 mở rộng làn dừng xe khẩn cấp. Quy mô mặt cắt ngang được thiết kế bằng quy mô đoạn 1, mở rộng thêm vào phía dải phân cách giữa mỗi bên 2,25m; kết cấu mặt đường, mở rộng tương tự như kết cấu mặt đường hiện hữu trước khi thảm tạo nhám Nova chip dày 2cm.
Dự án có tổng mức đầu tư dự kiến (chưa bao gồm lãi vay trong thời gian xây dựng) là 3.181.977 triệu đồng (Bằng chữ: Ba nghìn một trăm tám mốt tỷ, chín trăm bảy mươi bảy triệu đồng).Vốn đầu tư của Nhà nước tham gia thực hiện dự án: không. Thời gian dự kiến thực hiện từ năm 2016 đến 2018.
Bộ GTVT đề nghị các đơn vị, tổ chức quan tâm đến dự án liên hệ với Ban Quản lý đầu tư các dự án đối tác công - tư, Bộ GTVT. Điện thoại: 84.4.39410755, Fax: 84.4.39423291. Địa chỉ: 80 Trần Hưng Đạo, Hoàn Kiếm, Hà Nội hoặc liên hệ với Ban QLDA 2. Điện thoại: 84.4.37680061, Fax: 84.4.37681975. Địa chỉ: 18 đường Phạm Hùng, Mai Dịch, Cầu Giấy, Hà Nội.