จุดเริ่มต้นโครงการบนทางหลวงหมายเลข 12 ประมาณ กม. 366+000 และจุดสิ้นสุดบนทางหลวงหมายเลข 12 ประมาณ กม. 448+000 ระยะทางประมาณ 82 กิโลเมตร อยู่ในพื้นที่ 6 ตำบล 4 อำเภอ 3 จังหวัด ได้แก่ ตำบลน้ำหนาว ตำบลโคกมน อำเภอน้ำหนาว ตำบลปากช่อง อำเภอหล่มสัก จังหวัดเพชรบูรณ์ ตำบลทุ่งพระ ตำบลทุ่งนาเลา อำเภอคอนสาร จังหวัดชัยภูมิ และตำบลวังสวาบ อำเภอภูผาม่าน จังหวัดขอนแก่น
จากการศึกษาสภาพแนวทางหลวงเดิมพบว่า ทางหลวงหมายเลข 12 ช่วง อ.หล่มสัก-อ.คอนสาร เป็นเส้นทางที่ผ่านภูมิประเทศที่เป็นเขาสลับเหวลึก มีความจำเป็นต้องปรับแนวทางราบ และแนวทางดิ่ง ตลอดแนวเส้นทางเพื่อให้ได้มาตรฐานทางหลวง 4 ช่องจราจรของกรมทางหลวง และมาตรฐานทางหลวงระหว่างประเทศสายเอเชีย (AH16) รวมทั้งพิจารณาข้อจำกัดด้านกายภาพและข้อจำกัดด้านสิ่งแวดล้อมในพื้นที่โครงการ
