玉溪机场高速公路包括主线和江川支线，主线起于城南研和镇西北方约 1.5 公里的排山村附近，与晋红高速连接。路线自西向东布设，于 K1+385 处先后上跨玉磨、玉蒙铁路后至薛家山附近与昆磨高速连接，继续向东跨老昆玉铁路后至滇中植物园规划区南侧通过，经大窝子顶后于白沙箐附近与东绕城高速公路（规划）连接。路线利用绕城高速约7.6公里后至九溪镇北侧河口村附近与绕城高速分离，向东北方继续依地形布线。经下村、跨玉江大道后，沿机场北侧通过，设隧道穿老尖山后，经前卫镇设隧道穿越大顶山，经星云村、侯家沟村后进入江城坝区，横跨坝区后抵达终点桃园村附近与澄江川高速连接。江川支线起于主线 K28+200处，接线后向南沿坝区西侧通过，经龙泉村设隧道穿越献水山后上跨玉江大道，经小石洞后于张家山附近与玉江大道连接。项目总长51.387公里，扣除与玉溪东绕城高速公路共线段7.579公里后，实际建设里程43.808公里，其中主线长32.620公里，江川支线长11.188公里。另设交连接线三条10.302公里，分别为机场立交与机场连接线和江城南立交、前卫立交与地方道路连接线。