Thủ tướng Chính phủ giao Bộ Giao thông vận tải và UBND các tỉnh Thái Nguyên, Bắc Kạn chịu trách nhiệm thực hiện Khung chính sách đã phê duyệt.
Tuyến đường Thái Nguyên - Chợ Mới dài 40,3 km, có điểm đầu giao với quốc lộ 3 tại Km75+750 (thuộc địa phận xã Sơn Cẩm, huyện Phú Lương) và điểm cuối giao với đường trục khu công nghiệp Thanh Bình (thuộc địa phận xã Thanh Bình, huyện Chợ Mới). Tuyến đường được thiết kế xây dựng theo tiêu chuẩn đường cao tốc, với tốc độ thiết kế 60-80 km/h để nâng thành đường cao tốc trong giai đoạn sau.
Dự án có quy mô 2 làn xe cơ giới, bề rộng nền đường 12 m.
Quốc lộ 3 đoạn Km75 - Km100 có điểm đầu tại nút giao Tân Long (xã Sơn Cẩm, huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên) và điểm cuối tại nút giao với đường 268 thuộc địa phận xã Yên Đồ, huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên. Đoạn đường sẽ được giữ nguyên quy mô, cấp đường hiện tại đối với đoạn Km75-Km93, mở rộng đảm bảo quy mô tiêu chuẩn cấp đường III miền núi đối với đoạn Km93-Km100. Nền đường rộng tối thiểu 9 m.
Dự án đầu tư xây dựng tuyến đường Thái Nguyên- Chợ Mới (Bắc Kạn) được khởi công ngày 7/9/2014. Đây là tuyến đường quan trọng trong kế hoạch hiện đại hóa hạ tầng, tạo điều kiện để thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội khu vực miền núi phía Bắc.
Việc xây dựng tuyến đường này cùng với việc mở rộng quốc lộ 3 hiện tại sẽ góp phần đẩy nhanh tốc độ lưu thông sản phẩm đến các vùng miền, từ đó giúp tỉnh Bắc Kạn rút ngắn khoảng cách với các tỉnh miền xuôi.
