Dự án có tổng chiều dài toàn tuyến 77km, bắt đầu từ nút giao đường cao tốc Tuyên Quang-Phú Thọ với Quốc lộ 2D thuộc địa phận xã Nhữ Khê, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang và điểm cuối tại Km77 + 00 (điểm cuối phạm vi thiết kế cầu Vĩnh Tuy) khớp nối với dự án cao tốc Tuyên Quang-Hà Giang (giai đoạn 1) - đoạn qua tỉnh Hà Giang.
Quy mô cao tốc Tuyên Quang - Hà Giang trong giai đoạn 1 gồm 2 làn xe cơ giới, đạt tiêu chuẩn đường cao tốc cấp 100 với vận tốc thiết kế 100km/h. Giai đoạn đầu tư hoàn chỉnh quy mô mặt cắt ngang nền đường rộng 25,25m; mặt đường gồm 4 làn xe cơ giới.
Trong tổng mức đầu tư dự án 6.800 tỷ đồng, vốn ngân sách Trung ương là hơn 4.497 tỷ đồng, vốn ngân sách địa phương khoảng 2.303 tỷ đồng. Thời gian thực hiện dự án từ năm 2022-2025. Dự án do Ban quản lý Dự án đầu tư xây dựng các công trình giao thông tỉnh Tuyên Quang làm chủ đầu tư.
Dự án được kỳ vọng sẽ kết nối 2 tỉnh Tuyên Quang-Hà Giang với đường cao tốc Tuyên Quang-Phú Thọ, đáp ứng nhu cầu đi lại, vận chuyển hàng hóa ngày càng tăng cao, giải quyết được những điểm nghẽn về giao thông liên vùng, nội vùng của tỉnh Hà Giang và Tuyên Quang.
Dự án cao tốc Tuyên Quang - Hà Giang là công trình đặc biệt quan trọng trong việc phát triển kinh tế - xã hội gắn với đảm bảo quốc phòng - an ninh biên giới. Đặc biệt, dự án góp phần quan trọng trong phát triển kinh tế-xã hội, gắn với đảm bảo quốc phòng, an ninh biên giới và hợp tác toàn diện giữa Việt Nam và Trung Quốc, phù hợp với quy hoạch mạng lưới đường bộ thời kỳ 2021-2030, tầm nhìn đến năm 2050.