Tuyến đường sắt đô thị Nhổn - ga Hà Nội có tổng chiều dài 12,5 km (gồm 8,5 km đi trên cao và 4 km đi ngầm). Điểm đầu của tuyến đặt tại ga Nhổn, chạy dọc Quốc lộ 32, qua Cầu Diễn, theo đường Hồ Tùng Mậu vượt qua đường vành đai 3, Xuân Thuỷ, Cầu Giấy đến trước công viên Thủ Lệ. Tại điểm này, tuyến bắt đầu hạ ngầm, chạy theo đường Kim Mã, qua khách sạn Horison và tiếp tục chạy thẳng qua Cát Linh, Quốc Tử Giám và kết thúc tại Ga Hà Nội.
Tuyến có 12 nhà ga. Trong đó, 8 ga trên cao gồm Nhổn, Minh Khai, Phú Diễn, Cầu Diễn, Lê Đức Thọ, Đại học Quốc gia Hà Nội, Chùa Hà, Cầu Giấy và 4 ga ngầm gồm Kim Mã, Cát Linh, Văn Miếu, Ga Hà Nội.
