桃塘快速干道东起容新-淡竹特莱福关闸，西至容新五环路西线礼康互通，以地面主线+辅路快速路（路口上跨、下穿）为主，高架快速路、地下隧道快速路为辅的方式沿森林山大道、神鸦道、环城北路敷设，再利用既有黄都大道西地面道路作为主路，拓宽后新建辅路至星寰互通后，再新建全新道路沿黄都大道东布置，经过维多利亚大街后进入地下隧道，再向东穿过桃花江后以高架至终点特莱福关闸，横穿顺江区、环天区、玛法里奥区、泰德沃特区和菲洛索菲区。

作为在强涌潮河段下修建的首个隧道，桃塘过江隧道的规划设计十分重视安全保障，采用了三层的独特设计，中间层为行车层、上层为排烟通道、下层为综合管廊和逃生通道。为了保障通行安全，每隔80米设置一个逃生通道，逃生通道包括疏散楼梯和逃生滑梯，成年人从疏散楼梯走，大概需5秒，老年人和小孩从滑梯走，需4秒左右。

隧道还配备了综合监控系统，主要由交通监控、交通检测、视频监控、通风系统、排水系统和消防系统等组成。监控中心采取三班24小时轮班制，如果隧道内发生意外，报警区域的画面会第一时间弹到大屏中央，并在报警终端上显示具体里程和方位，保障第一时间实施救援。

桃塘快速干道楼观北路-维多利亚大街段全部按照F1方程式赛车的赛道标准建设，主路（快速路）右侧的路肩涂有符合F1赛道标准的永久性红白方格图案，而在比赛进行之前，两条路中快速公交专用道也会被铺装上快装快拆油漆涂画的红白方格。

作为往来上沙高教园区、桃塘关旅游度假区的主要道路，桃塘快速干道在星寰互通-维多利亚大街、桃塘过江隧道东出口-茶香路段采取了双向28车道的设计。以单侧路面为例：路中设计了左开门快速公交专用站台；最靠中的两条车道为快速公交专用车道，其中最左侧车道供快速公交靠站使用，另一条车道供快速公交越行；左起第3至8车道为主路快速路，限速从左至右依次为120km/h至80km/h不等；左起第9车道为主路路侧公交专用道，限速80km/h，供走行快速路主线的普通公交使用；左起第10至13车道为辅路（黄都大道东）行车道，限速60km/h；第14车道为辅路公交专用道，供走行辅路的公交车使用。加上主路两侧的应急车道，路宽达到了惊人的120米。

由于桃塘快速干道的公交专用道设置在路中，全程大部分路段均经由桃塘快速干道快速公交专用道运行的容新公交197/K197路（原容新快速公交1号线）、容新公交502/K502路（原容新快速公交4号线）配置有左舵车和右舵车。为兼容两款车型不同的车门，以及为未来的22m、25m车型做准备，快速公交站台均配置了6扇门，分别对应18m车前悬门、第一节车中悬两扇门、第二节车两扇门、第三节车两扇门（或22m车最后一扇门），公交车停靠此站台时，左侧车门将会打开。此外，主路与辅路间的隔离带上设计了供走行快速路主线的普通公交停靠的路侧公交站台，公交车需借用路肩靠站；辅路右侧也设置了供走行普通道路这两组站台，公交车到站后均开启右侧车门。

桃塘快速干道高架段对防撞侧墙重新做了设计，把隔音屏和花箱有效结合，水管全部做了内舱设计，隔音、环保又美观。花箱里种植了仙境、杏花村、小桃红月季及茶梅等，这里将成为高架的一道美丽风景线。

截至2022年12月，桃塘快速干道主线部分通行限速为80-120千米/小时，进通道限速为60千米/小时，出通道限速为40千米/小时，遇道路限速标志标明的车速与上述车道限速规定不一致的，按照道路限速标志标明的车速行驶。