京乌高速山西段是国家高速公路网“ G7 ”京乌高速公路的重要组成部分。起点位于大同市天镇县平远堡村，接京乌高速公路河北段在建的胶泥湾至西洋河(冀晋界)高速公路，设天镇枢纽向西经平远堡、大营盘、新平尔。终点位于内蒙古兴和县韩家营村南(晋蒙界)，接京乌高速公路内蒙古段已建成的韩家营村至呼和浩特高速公路，天镇枢纽向南通过天镇连接线与山西东纵天黎高速天镇至大同高速连接。
项目路线主线长8.885公里，采用双向六车道高速公路标准，路基宽度33.5米，设计速度100公里/小时。项目与天大高速公路连接的支线长1.79公里，双向四车道高速公路标准，路基宽度24.5米，设计速度80公里/小时。