南大梁高速线路呈东西走向，西接沪蓉高速南充至广安段，起于南充市高坪区谭家沟枢纽互通，经南充市蓬安县、营山县和达州市渠县，与包茂高速达州至重庆段十字交叉后，止于大竹县石桥铺镇川渝界，与重庆市建设的梁平至忠县高速公路对接。全长142公里，双向4车道。
此前，以华蓥山隧道为界，南大梁高速的东西段已分别通车。此次通车的华蓥山隧道全长8公里，是南大梁高速全线技术难度最大、投资最多、安全风险最高的单体工程。隧道通车后，从渠县到大竹可节约半小时到40分钟。
随着华蓥山隧道的通车，南大梁高速实现全线通车，从达州到成都只需3小时左右。南大梁高速将串起南广高速、达渝高速、巴南广高速、营达高速及重庆梁忠高速等5条高速公路，将全面加强川东北地区与成都、重庆的融合，搭建起从四川通往华中、华东地区及陕西省的便捷快速通道。
