全长约42.2公里的兴延高速公路南起西北六环路双横立交，北至京藏高速营城子立交收费站以北，途经昌平区、延庆区，采用双向四车道高速公路，预留远期双向六车道通行条件。平原段（六环路-白羊沟）的设计时速为100公里，山区段（白羊沟口-终点）设计时速为80公里。
兴延高速纵穿燕山山脉，跨峡谷，钻隧道，全线桥梁总面积约40万平方米，隧道总长度（单洞）32844米。这其中，全长2600多米的白羊沟特大桥和1200多米的梯子峪隧道是极具挑战的重点控制性工程。
尤其是梯子峪隧道。施工方中国铁建二十二局集团兴延高速公路项目部总工程师张子强介绍，该隧道的地质为松散积岩，围岩破碎且富含水，五级围岩占近七成，特别是穿越三条断裂带，地质如同煤渣，极易塌方。为此，技术小组特意采用“先探测、管超前、短进尺、弱扰动、强支护、快封闭、勤测量”的办法，期间还创造了月进尺90米的施工纪录。
建设中，项目部还与北京工业大学联合开发了“工程检测信息化管理手机APP客户端软件”，使隧道围岩沉降实时掌控。技术人员还为白羊沟特大桥每根墩柱植入二维码，通过软件追溯结构物的所有数据和过程管控细节。
