Theo đề xuất, tuyến cao tốc này có điểm đầu tại Km29, trùng với điểm cuối của đoạn Nha Trang - Cam Lâm (xã Cam Hiệp Bắc, huyện Cam Lâm); điểm cuối tại Km134, trùng với điểm đầu đoạn Vĩnh Hảo - Phan Thiết (xã Vĩnh Hảo, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận). Tuyến có chiều dài 104km.
Dự án được đề xuất xây dựng theo quy mô 6 làn xe, bề rộng nền đường 32,25m, trong giai đoạn 1 xây dựng 4 làn xe hạn chế, rộng 17m, gồm 19 cầu với tổng chiều dài 2.781m, 2 hầm: Dốc Sạn (dài 720m) và Núi Vung (dài 2.195m).
Tổng mức đầu tư dự kiến của công trình 18.463 tỷ đồng, trong đó phần hỗ trợ của ngân sách nhà nước là 10.579 tỷ đồng. Phần vốn đầu tư BOT trị giá 8.462 tỷ đồng, trong đó vốn chủ sở hữu của nhà đầu tư chiếm 20% (1.692 tỷ đồng); vốn vay thương mại 80% (6.770 tỷ đồng).
Đến nay, đơn vị tư vấn đã hoàn thành hồ sơ thiết kế 6 làn xe và thiết kế cơ sở 4 làn xe đối với toàn bộ dự án. Về thiết kế hướng tuyến cao tốc qua địa bàn tỉnh, đơn vị tư vấn đã hoàn thành thỏa thuận với các sở, ban, ngành và 7 xã nơi cao tốc dự kiến đi qua. UBND tỉnh Khánh Hòa đã có văn bản thỏa thuận hướng tuyến dự án, trong đó cơ bản thống nhất các nội dung về phương án tuyến và công trình trên tuyến.
Tuy nhiên, theo đơn vị tư vấn, hiện có 3 vị trí cần được Bộ GTVT và tỉnh Khánh Hòa xem xét, thống nhất. Qua rà soát, đoạn Km36+700 - Km40 cắt qua khu vực điện mặt trời Điện lực Miền Trung, KN Cam Lâm, Cam Lâm VN, nên đã điều chỉnh cục bộ để tránh các dự án điện mặt trời.
Tại khu vực khu vực Dốc Sạn, hiện có 3 mỏ đá có thể ảnh hưởng đến việc triển khai tuyến cao tốc. Ngoài ra, tuyến cao tốc sẽ đi qua khu vực điện mặt trời Tuấn Ân nhưng không thể điều chỉnh cục bộ hướng tránh, tư vấn thiết kế đề xuất thực hiện đường trên cao.
Dự án dự kiến lựa chọn nhà đầu tư, ký hợp đồng và khởi công trong giai đoạn từ quý IV/2018 đến quý II/2020.