项目路线起点与董家口至沈海高速段顺接，设董家口枢纽互通立交，经肖家洼北、红旗岭南，路线向西跨越白马河，下穿明董高速设置马戈庄枢纽，向西跨越吉利河后，经吉湄村南、苏家庄子北、西王家柳沟南，在小店子村南设置海青互通接S220，向西经董家洼南、狄家河水库北，转向西北于泥沟头南设置叩官互通接北京北路，向西经蔡家沟北，在邱家店子东北将五莲服务区与五莲山互通合并设置，被交路接G342，向西受地形限制通过设置隧道至东白庙南，设置白庙枢纽与潍日高速实现交通转换，向西经马安前村北、冯家坪北、却坡水库南，于五莲县南设置五莲南互通连接S222，后向西跨洪凝河，经仲因南、李家沟南、前学庄北、青平峪南，于五莲县中至镇潘家沟村西南进入莒县境内。于桥头河村南通过，向西经赵家官庄村南上跨袁公河，于桑庄村南下穿规划京沪二通道，继续向西于徐家春生村南设置莒县服务区，于西双庙村南上跨G206，设置莒县北互通与其连接，继续向西于马家店子村北上跨沭河及洛河，经山沟社区北进入沂水境内；于东艾家庄村北通过，继续向西于唐家官庄村南上跨G342，设置四十里堡互通与其连接，继续向西上跨瓦日铁路后，与长深高速交叉设置马庄枢纽互通，继续向西经葛家马庄村北、薛家马庄村北后进入沂南县湖头镇，途经湖头镇刘岭王湖村北、王家湖村北进入沂水许家湖镇境内，于龙泉站村南上跨G233，设置许家湖互通与其连接，向西经万泉湖村北进入沂南苏村镇，途经苏家庄南、司马村北后上跨沂河再次进入沂水许家湖镇境内，向西经马家庄村北后跨越姚店子河，路线继续向西南经邵家湖村北、八宝庄村南进入沂南境内；途经东营庄北、西营庄北、薛家庄南，于两泉坡社区南分别上跨新、老S229，设置铜井互通与新S229连接，向西于鲁庄社区南上跨铜鲁线、铜井河及沂南西外环，设置沂南北互通与沂南西外环连接，继续向西经龙泉村南，于北石汪崖村东北设置北大山服务区，向西北沿北大山自然保护区山脚布线，经青杨行村北、东寺堡村北、安前庄村南，下穿沂蒙生态路，继续向西自沂蒙红色影视基地北侧、拔麻村南、横河社区北通过，上跨马牧池河及在建临临高速，设置横河枢纽互通，继续向西经窑屋沟村、虎头峪南、孟家场南、库东村北，于上高湖社区南上跨岸堤河后设置隧道穿越天马山，继续向西经黄山坡北、佛子万村南后，设置隧道进入蒙阴境内；向西经于家岭社区北后上跨奶泉子河，继续向西经大洼村南、九峪子村北、庙后村南，于徐家官庄村东北上跨梓河及G342，设置旧寨互通与G342连接，继续向西经山台子村北、凤凰峪南、黄石沟村南、沈家庄村北、南莫庄村南后，上跨北莫庄河，继续向西于娥池万村北上跨S231，设置莫庄互通与S231连接，向西经大里旺村南、解家沟村北、姜家沟村南、万家沟社区南，上跨东住佛河后于八达峪村、刘家峪村之间穿过，设置蒙阴北服务区，向西经洪沟水库南、李官庄村北，并于五里桥村北上跨G205，设置常路互通与G205连接，向西经周家沟北，于公家庄村东与京沪高速衔接设置公家庄枢纽互通，向南改造利用既有京沪高速、经新泰枢纽向西利用泰新高速至项目终点新汶枢纽，即董梁高速新泰至宁阳段起点。
