Dự án có chiều dài 234,8km, bắt đầu từ xã Diên Thọ (huyện Diên Khánh, Khánh Hòa) và kết thúc tại xã Hàm Kiệm (Hàm Thuận Nam, Bình Thuận).
Quy mô tuyến cao tốc gồm 6 làn xe, giai đoạn 1 xây dựng 4 làn xe, vận tốc thiết kế 100 km/h, bề rộng nền đường 17m, riêng đoạn qua hầm đạt 80 km/h. Bên cạnh 94 cầu có tổng chiều dài 12km, trên tuyến còn có 4 hầm đường bộ, hầm lớn nhất là Núi Vung dài 1,7km.
Dự kiến khởi công cao tốc Nha Trang - Phan Thiết vào quý III/2017 và hoàn
thành sau 3 năm xây dựng.
Tổng mức đầu tư của dự án là 27.837 tỷ đồng, được chia làm 2 hợp phần, hợp phần 1 đoạn từ Km53+400 - Km 142 + 5000 được đầu tư bằng vốn ODA có tổng mức đầu tư 9.279 tỷ đồng; hợp phần 2 đoạn từ Km0 - Km53+400 và đoạn Km142 +500 tới Km235 có tổng mức đầu tư 16.147 tỷ đồng sẽ đầu tư theo hình thức BOT. Với hợp phần BOT, nhà đầu tư sẽ thu phí hoàn vốn trong vòng 21 năm với mức phí khởi điểm 1.500 đồng/km và sau mỗi 3 năm sẽ tăng phí một lần mỗi lần là 12%.
Theo dự kiến, công trình được khởi công vào quý III/2017 và hoàn thành sau 3 năm xây dựng.
Dự án trên nhằm giải quyết nhu cầu vận tải hành khách và hàng hóa cũng như rút ngắn thời gian đi lại từ các địa phương tới các khu vực tỉnh Khánh Hòa, Bình Thuận, Ninh Thuận để từng bước hoàn chỉnh quy hoạch đồng bộ cao tốc Bắc Nam phía Đông từ Hà Nội - Cần Thơ.
