Theo quy hoạch chi tiết được Thủ tướng Nguyễn Tấn Dũng phê duyệt, đường Vành đai 5 dài khoảng 331 km(không bao gồm 41 km đi trùng cao tốc Nội Bài - Hạ Long, Hà Nội - Thái Nguyên, Nội Bài - Lào Cai và quốc lộ 3); đi qua địa giới hành chính 36 quận, huyện, thành phố của Hà Nội, Hòa Bình, Hà Nam, Thái Bình, Hải Dương, Bắc Giang, Thái Nguyên, Vĩnh Phúc.
Trong đó, đoạn qua Hà Nội dài khoảng 48 km, qua Hòa Bình hơn 35 km; qua Hà Nam hơn 35 km; qua Thái Bình hơn 28 km; qua Hải Dương gần 53 km; qua Bắc Giang hơn 51 km; qua Thái Nguyên gần 29 km, qua Vĩnh Phúc hơn 51 km.
Đường có quy mô 4-6 làn xe, bề rộng nền đường tối thiểu 22-33 mét và có đường gom hai bên. Nhu cầu vốn đầu tư đường vành đai 5 - Vùng Thủ đô Hà Nội khoảng 85.561 tỷ đồng (tính theo giá năm 2013).
Dự kiến trước năm 2020, toàn tuyến vành đai 5 sẽ thông xe nối vào các quốc lộ hiện hữu.