Đường Vành đai 5 quy hoạch đi qua địa giới hành chính của 36 quận, huyện, thành phố trực thuộc 8 tỉnh, thành: Hà Nội, Hòa Bình, Hà Nam, Thái Bình, Hải Dương, Bắc Giang, Thái Nguyên, Vĩnh Phúc.Trong đó, đoạn qua thành phố Hà Nội dài khoảng 48 km; qua tỉnh Hòa Bình 35,4 km; qua tỉnh Hà Nam 35,3 km; qua tỉnh Thái Bình 28,5 km; qua tỉnh Hải Dương 52,7 km; qua tỉnh Bắc Giang 51,3 km; qua tỉnh Thái Nguyên 28,9 km, qua địa phận tỉnh Vĩnh Phúc 51,5 km.Tổng chiều dài toàn tuyến đường Vành đai 5 khoảng 331,5 km (không bao gồm khoảng 41 km đi trùng các đường cao tốc Nội Bài - Hạ Long,  Hà Nội - Thái Nguyên, Nội Bài - Lào Cai và quốc lộ 3).Đường Vành đai 5 chính tuyến có đường gom, đường song hành, quy mô 4 ÷ 6 làn xe, bề rộng nền đường tối thiểu 25,5 ÷ 33,0 m cho các đoạn Sơn Tây - Phủ Lý (từ đường Hồ Chí Minh đến cao tốc Cầu Giẽ - Ninh Bình) và Phủ Lý - Bắc Giang (từ cao tốc Cầu Giẽ - Ninh Bình đến cao tốc Hà Nội - Lạng Sơn) thuộc địa phận thành phố Hà Nội, các tỉnh Hòa Bình, Hà Nam, Thái Bình, Hải Dương và Bắc Giang; tiêu chuẩn đường ô tô cấp II, quy mô 4 ÷ 6 làn xe, bề rộng nền đường tối thiểu 22,5 ÷ 32,5 m cho các đoạn Bắc Giang - Thái Nguyên (từ đường cao tốc Hà Nội - Lạng Sơn đến cao tốc Hà Nội - Thái Nguyên) và đoạn Thái Nguyên - Vĩnh Phúc - Sơn Tây (từ đường cao tốc Hà Nội - Thái Nguyên đến đường Hồ Chí Minh) thuộc địa phận các tỉnh Bắc Giang, Thái Nguyên, Vĩnh Phúc và thành phố Hà Nội (đoạn qua thị xã Sơn Tây).Từ Vĩnh Phúc sang Thái Nguyên, đường vành đai 5 sẽ đi qua hầm đường bộ Tam Đảo.