本项目途径石家庄市藁城区、赵县、晋州市、辛集市、衡水市桃城区、深州市。路线起自石家庄市水范寨村北侧南绕城高速与新京港澳高速交叉的枢纽互通，向东经朱家寨、屯头在贯庄西南跨越S337辛平公路（衡井公路），向东南经南古庄、疙瘩头，在小郝庄西上跨G515（定浚线），在营里镇北上跨河营公路，后经彭六佐、倾井，在孟观上跨国道G230（安新线），路线转向东南，经枣营庄、马庄乡，在木店村东进入衡水市境内，向东在赵圈镇西南下穿邢衡高速，在郎子桥上跨S236（温北线），在衡水市北沼村西与中湖大道相交。路线全长约82.80公里（其中石家庄段58.95公里、衡水段23.85公里），建设标準为双向六车道高速公路。
同期建设4条连线线，总计26.31公里。其中营里互通连线线10.15公里（改建）、孟观互通连线线10.82公里（改建）、大屯互通连线线4.25公里（新建）、衡水连线线1.09公里（新建）。全线设定赵圈、新京港澳（有3条匝道计入本项目）枢纽互通立交2座，设定屯头、疙瘩头、营里、孟观、马庄、大屯服务型互通立交6座，设定大桥3座，中桥9座，设定马庄服务区1处，贯庄、营里停车区2处，设屯头、大屯养护工区2处，主线收费站1处，匝道收费站6处，通信监控分中心1处。

2015年01月29日，石家庄市交通运输局网站发布《石衡高速环评信息公告第二次公示》。

2017年7月20日，石家庄市召开津石高速石家庄段、石衡高速征地拆迁动员会，启动项目征地拆迁工作，全面推进工程建设。