ความสำคัญของเส้นทาง
เส้นทางนี้จะเชื่อมการเดินทางระหว่างกรุงเทพมหานครและปริมณฑล-ภาคกลาง-ภาคใต้ เพื่อแยกการจราจรระหว่างเมืองและการจราจรในพื้นที่ บรรเทาปัญหาการจราจรบนทางหลวงหมายเลข 4 ที่เป็นทางหลวงสายเดียวที่เชื่อมโยงการจราจรจากกรุงเทพมหานครและปริมณฑล-ภาคกลาง-ภาคใต้

รูปแบบการพัฒนา
พัฒนาเป็นทางหลวงพิเศษระหว่างเมือง โดยในช่วงนครปฐม-ปากท่อ ใช้แนวตามการออกแบบของโครงการทางหลวงพิเศษระหว่างเมืองนครปฐม-ปากท่อ และมีการปรับแนวเส้นทางจากการออกแบบของโครงการทางหลวงพิเศษระหว่างเมือง สายนครปฐม-ชะอำ ในช่วงปากท่อ-ชะอำ เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบต่อพื้นที่ของชุมชน 

รายละเอียดแนวเส้นทาง  
จุดเริ่มต้นโครงการ : อ.นครชัยศรี จ.นครปฐม
จุดสิ้นสุดโครงการ :  อ.ท่ายาง จ.เพชรบุรี
ระยะทางรวมประมาณ 140 กิโลเมตร
แนวเส้นทางผ่านพื้นที่ 3 จังหวัด 12 อำเภอ ได้แก
   –  จ.นครปฐม 3 อำเภอ : อ.นครชัยศรี อ.เมืองนครปฐม และ อ.สามพราน
   –  จ.ราชบุรี 5 อำเภอ : อ.บางแพ อ.ดำเนินสะดวก อ.เมืองราชบุรี อ.วัดเพลง และ อ.ปากท่อ
   –  จ.เพชรบุรี 4 อำเภอ : อ.เขาย้อย อ.เมืองเพชรบุรี อ.บ้านลาด และ อ.ท่ายาง

แนวเส้นทางโครงการ
แนวเส้นทางมีจุดเริ่มต้นที่ จังหวัดนครปฐม อำเภอนครชัยศรี บริเวณจุดตัดถนนกับโครงการทางหลวงพิเศษระหว่างเมืองสายบางใหญ่-กาญจนบุรี (M81) และเชื่อมต่อกับโครงการทางหลวงพิเศษระหว่างเมืองเส้นทางเชื่อมต่อกรุงเทพมหานครและปริมณฑล ช่วงทล.35-นครปฐม จากนั้นแนวเส้นทางต่อเนื่องไปตามแนวเส้นทางเดียวกับโครงการทางหลวงพิเศษระหว่างเมืองสายนครปฐม-ชะอำ (M8) ผ่านพื้นที่ทางการเกษตรเข้าสู่ อำเภอเมืองนครปฐม และตัดผ่านถนนทางหลวงหมายเลข 375 (นครปฐม-สมุทรสาคร) ก่อนที่จะเข้าสู่พื้นที่ของ จังหวัดราชบุรี แนวเส้นทางเข้าสู่จังหวัดราชบุรีบริเวณอำเภอบางแพ มุ่งหน้าไปทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ ตัดผ่านทางหลวงหมายเลข 3335 (บ้านแพ้ว-โพหัก) ก่อนที่จะเข้าสู่อำเภอดำเนินสะดวก ตัดผ่านถนนทางหลวงหมายเลข 325 (บางแพ-สมุทรสงคราม) จากนั้นแนวเส้นทางมุ่งหน้าต่อเนื่องไปทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ของตัวเมืองราชบุรี ผ่านแม่น้ำแม่กลอง, ถนนทางหลวงชนบทหมายเลข 5022 (ราชบุรี-บ้านปราโมทย์) และชุมชนบ้านคุ้งกระถิ่น เข้าสู่ อำเภอวัดเพลง ตัดผ่านคลองแควอ้อม และถนนทางหลวงหมายเลข 3088 (ราชบุรี-ปากท่อ) แนวเส้นทางมุ่งต่อเนื่องไปทางทิศใต้ขนานไปทางด้านทิศตะวันออกของทางรถไฟปัจจุบัน เข้าสู่ อำเภอปากท่อ และตัดผ่านถนนทางหลวงหมายเลข 3093 (อัมพวา-ปากท่อ) จากนั้นแนวเส้นทางเบี่ยงเข้ามาขนานไปกับแนวทางรถไฟสายปัจจุบัน บริเวณทางด้านทิศใต้ของสถานีปากท่อ นอกจากนั้นแนวเส้นทางตัดผ่านถนนทางหลวงหมายเลข 35 (ถนนพระรามที่ 2) ซึ่งมีแนวเส้นทางเดียวกันโครงการทางหลวงพิเศษระหว่างเมืองสายนครปฐม-ชะอำ (M8) ช่วง นครปฐม-ปากท่อ (ทล.35) ก่อนต่อเนื่องไปยัง จังหวัดเพชรบุรี จากนั้นเบี่ยงแนวเส้นทางไปทางทิศตะวันออกเฉียงใต้เข้าสู่ จังหวัดเพชรบุรี บริเวณพื้นที่การเกษตรของ อำเภอเขาย้อย ตัดผ่านแนวทางรถไฟสายปัจจุบันและตัดผ่านถนนทางหลวงหมายเลข 4 (เพชรเกษม) จากนั้นมุ่งหน้าลงทิศใต้และตัดผ่านถนนทางหลวงหมายเลข 3349 (เพชรบุรี-หนองหญ้าปล้อง) และมีแนวเส้นทางต่อเนื่องไปยัง อำเภอบ้านลาด ซึ่งแนวเส้นทางบริเวณนี้ผ่านพื้นที่ราบสูง ก่อนจะเข้าสู่ อำเภอท่ายาง และมีแนวเส้นทางต่อเชื่อม (Spur Line) ระยะทาง 11.12 กิโลเมตร ไปทางทิศตะวันออกไปบรรจบกับถนนทางหลวงหมายเลข 4 (เพชรเกษม) ต่อเนื่องจากเส้นทางหลักแนวเส้นทางมุ่งลงทิศใต้ได้ตัดผ่านถนนทางหลวงหมายเลข 3499 (ท่ายาง-แก่งกระจาน) และไปสิ้นสุดแนวเส้นทางที่ถนนทางหลวงหมายเลข 3410 (ท่ายาง-บ้านยางชุม)

ที่พักริมทาง (Rest Area)
ตลอดแนวเส้นทางโครงการ มีที่พักริมทาง (Rest Area) ทั้งหมด 5 แห่ง ได้แก่
ศูนย์บริการทางหลวง (Service Center) 1 แห่ง :
   –  จ.ราชบุรี : ตั้งอยู่บริเวณ อ.เมืองราชบุรี
สถานที่บริการทางหลวง (Service Area) 2 แห่ง :
   –  จ.นครปฐม 1 แห่ง : ตั้งอยู่บริเวณ อ.นครชัยศรี
   –  จ.เพชรบุรี 1 แห่ง : ตั้งอยู่บริเวณ อ.บ้านลาด
จุดพักรถ (Rest Stop) 2 แห่ง :
   –  จ.ราชบุรี 1 แห่ง : ตั้งอยู่บริเวณ อ.ดำเนินสะดวก
   –  จ.เพชรบุรี 1 แห่ง : ตั้งอยู่บริเวณ อ.เขาย้อย

การวิเคราะห์ด้านสิ่งแวดล้อม 

• • แนวเส้นทางมีลักษณะพื้นที่ที่ตัดผ่านมีความลาดชันสูงจนถึงความลาดชันต่ำ โดยผ่านพื้นที่ลุ่มน้ำชั้น 2 เป็นระยะทาง 0.58 กิโลเมตร และตัดผ่านป่าสงวนแห่งชาติ 3 แห่ง ได้แก่ ป่ายางหัก ป่าเขาปุ้ม, ป่าบอมตะโก และป่ายาง รวมระยะทาง 15.59 กิโลเมตร
  • สำหรับพื้นที่อ่อนไหวต่อผลกระทบสิ่งแวดล้อมในระยะ 500 เมตรจากสองฝั่งแนวเส้นทาง พบ สถานศึกษา 4 แห่ง ศาสนสถาน 4 แห่ง สถานพยาบาล 1 แห่ง และชุมชน 40 ชุมชน สำหรับโบราณสถานในระยะ 1 กิโลเมตรจากสองฝั่งของแนวเส้นทาง พบ 12 แห่ง ได้แก่ บ้านไร่หลวง เขาพระนอก เขาถ้ำพระ วัดป่าไก่ บ้านคลองขุด วัดท่าสุวรรณ วัดคุ้งกระถิน บ้านรางเฟื้อ โคกโพธิ์วัดน้อยเจริญสุข วัดสิงห์ และวัดหลวงประชาบูรณะ
  • ลักษณะการใช้ประโยชน์ที่ดินของพื้นที่ที่แนวเส้นทางตัดผ่าน ประกอบด้วย พื้นที่เกษตรกรรม 6,326.07 ไร่ พื้นที่ป่าไม้ 118.52 ไร่ พื้นที่ไม่ใช้ประโยชน์ 994.10 ไร่ พื้นที่ชุมชนและสิ่งปลูกสร้าง 394.04 ไร่ และพื้นที่แหล่งน้ำ 158.51 ไร่ โดยแนวเส้นทางเลือกที่ 2 มีจุดตัดถนนสายหลัก 3 จุด และถนนชุมชน 143 จุด นอกจากนี้ ยังตัดผ่านแหล่งน้ำประเภทแม่น้ำลำคลอง 118 จุด

โดยสรุปแนวเส้นทางช่วงนครปฐม-ชะอำ พบว่า แนวเส้นทางตัดผ่านพื้นที่อนุรักษ์ด้านสิ่งแวดล้อม คือป่าสงวนแห่งชาติ พื้นที่ที่ตัดผ่านบางส่วนมีความลาดชันสูง ตัดผ่านพื้นที่ลุ่มน้ำชั้น 2 และพบพื้นที่อ่อนไหวต่อผลกระทบสิ่งแวดล้อมทั้งสถานศึกษา ศาสนสถาน สถานพยาบาล และชุมชน รวมถึงแหล่งโบราณสถานอยู่ใกล้เคียงแนวเส้นทางหลายแห่ง จึงต้องให้ความสำคัญกับผลกระทบสิ่งแวดล้อมด้านต่างๆ ที่อาจเกิดขึ้นกับทรัพยากรสิ่งแวดล้อมดังกล่าว รวมถึงกำหนดมาตรการด้านสิ่งแวดล้อมเพื่อป้องกัน แก้ไข และลดผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นอย่างเหมาะสม