Bên cạnh đó, Bộ GTVT cũng được giao chủ trì cùng các bộ, cơ quan, địa phương kiểm tra thực địa, nghiên cứu, đánh giá toàn diện, đưa ra phương án qui hoạch tối ưu cho dự án và báo cáo Thủ tướng.
Theo Quyết định số 561/QĐ-TTg của Thủ tướng, đường vành đai 5 qui hoạch đi qua địa giới hành chính của 36 quận, huyện, thành phố trực thuộc 8 tỉnh.
Đoạn qua tỉnh Hà Nam dài khoảng 35,3 km, kéo từ điểm vượt sông Đáy tuyến đi mới song song quốc lộ 21B về phía Tây Nam. Sau đó, nhập vào và đi trùng tuyến quốc lộ 21B đoạn Chợ Dầu - Ba Đa khoảng 16,5 km, giao với đường cao tốc Cầu Giẽ - Ninh Bình tại nút giao Phú Thứ.
Tuyến tiếp tục đi theo hướng Đông nhập vào đi trùng với tuyến nối 2 đường cao tốc Hà Nội - Hải Phòng và Cầu Giẽ - Ninh Bình khoảng 10 km, vượt sông Hồng qua cầu Thái Hà sang địa phận tỉnh Thái Bình.
Đường Vành đai 5 chính tuyến có đường gom, đường song hành, qui mô từ 4 đến 6 làn xe, bề rộng nền đường tối thiểu từ 25,5 đến 33,0 m.
Các đoạn chính tuyến bao gồm đoạn Sơn Tây - Phủ Lý (từ đường HCM đến cao tốc Cầu Giẽ - Ninh Bình) và Phủ Lý - Bắc Giang (từ cao tốc Cầu Giẽ - Ninh Bình đến cao tốc Hà Nội - Lạng Sơn) thuộc địa phận Hà Nội, Hòa Bình, Hà Nam, Thái Bình, Hải Dương và Bắc Giang.