Từ Km 65 đến Km 321 (thành phố Hòa Bình đến thành phố Sơn La) dài 256 km.
Đoạn từ thành phố Sơn La đến ngã ba Tuần Giáo dài 86 km.
Đoạn từ Tuần Giáo đến thị xã Mường Lay dài 100 km.
Trên toàn tuyến có 10 đèodốc lớn có chiều dài từ 4 đến 32 km. Đèo dài nhất là đèo Pha Đin từ Km 360 đến Km 392 dài 32 km, độ dốc 10%.
Trên toàn tuyến có 48 cầu chính, dài nhất là cầu Mai Lĩnh dài 172, 6 m bắc qua sông Đáy và ngắn nhất là cầu Tân Mã bắc qua kênh Còi Nòi chỉ dài 4 m.
Đoạn từ đèo Pha Đin xuống đường Nguyễn Văn Linh mặt đường khá gồ ghề và có nhiều ổ gà gây cản trở cho phương tiện giao thông. Thế nhưng vào năm 2007 chính phủ đã nâng cấp đoạn này trở nên dễ dàng trong việc lưu thông hơn.
Từ năm 2001 đến năm 2004 có 254 km từ thành phố Hòa Bình đến thành phố Sơn La đã được Nhà nước nâng cấp và sửa chữa lớn để phục vụ cho Nhà máy Thủy điện Sơn La.
Đoạn từ thành phố Sơn La đến ngã ba Tuần Giáo đã được nâng cấp xong, đèo Pha Đin đỡ cua gấp hơn nhưng dốc dài hơn.
