Dự án xây dựng QL3 mới, đoạn Hà Nội - Thái Nguyên nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Bắc là một trong 7 tuyến đường cao tốc hướng tâm về Hà Nội, là nơi tập trung đầu mối giao thông vận tải giữa vùng Thủ đô Hà Nội với các tỉnh vùng núi phía Bắc Thái Nguyên, Bắc Kạn, Cao Bằng. Khi hoàn thành, dự án sẽ góp phần giảm ách tắc, tai nạn giao thông, nâng cao tốc độ chạy xe, giảm thời gian, chi phí vận chuyển..., đẩy mạnh giao thương giữa Thủ đô Hà Nội và các vùng lân cận.
Dự án có tổng chiều dài 63,8km đi qua 3 địa phương là Hà Nội, Bắc Ninh và Thái Nguyên với điểm đầu của dự án thuộc địa phận xã Ninh Hiệp (Hà Nội) giao với QL1A mới. Điểm cuối nối vào điểm đầu của tuyến tránh Thái Nguyên thuộc địa phận tỉnh Thái Nguyên. Quy mô đường cao tốc loại A, tốc độ thiết kế 100km/h theo TCVN 5729-97. Dự án được chia làm 2 đoạn chính: đoạn Ninh Hiệp – Sóc Sơn sẽ được khai thác với quy mô 4 làn xe cao tốc với Vmax =100km/h; đoạn Sóc Sơn – Thái Nguyên sẽ được khai thác với qui mô 4 làn xe cấp I với Vmax = 80km/h.
Đoạn thông xe kỹ thuật ngày 13/7, là đoạn tuyến đường cao tốc sử dụng vốn vay ODA Nhật Bản đầu tiên được hoàn thành và đưa vào khai thác tại Việt Nam. Các hạng mục còn lại đang được tiếp tục thi công, hoàn thiện và khai thác đồng bộ toàn tuyến theo tiêu chuẩn đường cao tốc vào cuối tháng 12/2013.
Để đảm bảo tuyệt đối an toàn giao thông trong quá trình khai thác tạm thời, các phương tiện được lưu thông trên đường bao gồm: xe ôtô con, xe tải nhẹ trọng tải dưới 10 tấn; các phương tiện không được lưu thông trên đường bao gồm: xe môtô, xe đạp, xe thô sơ, xe chở vật liệu cháy, nổ, xe quá khổ, quá tải. Vận tốc lưu hành trong thời gian khai thác tạm thời của các loại phương tiện tối đa là 60km/giờ.
Hướng dẫn phân luồng cho các phương tiện lưu thông trên một số hướng chính như sau: Đi từ QL3 cũ vào tuyến Đê Chã (Km32+000) đến nút giao Phổ Yên (Km41+800): khai thác một chiều. Tại nút giao Phổ Yên có kết nối ra, vào và bố trí hệ thống đèn tín hiệu giao thông. Từ nút giao Phổ Yên (Km41+800) đến nút giao Sông Công (Km53+000): khai thác hai chiều, có kết nối ra, vào tại nút giao Sông Công - từ nút giao Sông Công (Km53+000) đến nút giao Tân Lập (Km 63+800): khai thác hai chiều, có kết nối vào, ra tại nút giao Tân Lập nối với tuyến tránh TP Thái Nguyên