Tuyến đường có 52 km đi qua huyện Văn Lãng, huyện Tràng Định của Lạng Sơn. Đoạn thuộc địa phận tỉnh Cao Bằng dài khoảng 63 km, đi qua huyện Thạch An, huyện Quảng Hoà, huyện Trùng Khánh (huyện Trà Lĩnh cũ), huyện Hòa An và thành phố Cao Bằng.
Điểm đầu tại nút giao khu vực cửa khẩu Tân Thanh, cửa khẩu Cốc Nam; kết nối vào đoạn nối cao tốc Hữu Nghị - Chi Lăng thuộc tỉnh Lạng Sơn. Điểm cuối tại nút giao đường vào khu kinh tế cửa khẩu Trà Lĩnh và quốc lộ 34, thuộc khu kinh tế cửa khẩu Trà Lĩnh tỉnh Cao Bằng.
Dự kiến tổng mức đầu tư 20.939 tỷ đồng, theo hình thức đối tác công tư (PPP).
Hướng tuyến cao tốc Đồng Đăng - Trà Lĩnh (màu đỏ), được điều chỉnh so với quy hoạch cũ (màu xanh).
Tuyến có quy mô tương tự các dự án cao tốc Bắc - Nam, gồm 4 làn xe cơ giới, nền đường rộng 17 m, tốc độ 80 km/h, đoạn địa hình khó khăn cho phép thiết kế với vận tốc 60km/h.
Dự án sẽ triển khai theo 2 giai đoạn. Giai đoạn đầu từ nay đến 2024, đầu tư khoảng 93 km với quy mô nền đường 17 m từ Lạng Sơn đến huyện Quảng Hòa (Cao Bằng). Giai đoạn 2 sau năm 2025 sẽ đầu tư tiếp khoảng 22 km đến cửa khẩu Trà Lĩnh.
Hiện, quãng đường từ Hà Nội đến Cao Bằng dài 280 km, ôtô di chuyển mất 5-6 giờ. Sau khi các tuyến cao tốc Hữu Nghị - Chi Lăng, Đồng Đăng - Trà Lĩnh hoàn thành, nhà chức trách ước tính thời gian di chuyển từ Hà Nội đến Cao Băng sẽ rút ngắn xuống còn 2-2,5 giờ.
Cao tốc Đồng Đăng - Trà Lĩnh được kỳ vọng sẽ tạo ratuyến cao tốc đồng bộ kết nối giao thương hàng hóa từ cảng quốc tế Lạch Huyện (Hải Phòng) đi Trùng Khánh (Trung Quốc) - Khorgos (Kazakhstan) sang các nước châu Âu.