Theo đó, về tổng quan, hướng tuyến kết nối sân bay Gia Bình với Thủ đô Hà Nội đi qua địa bàn các huyện Lương Tài, Gia Bình, thị xã Thuận Thành và các quận Gia Lâm, Long Biên, Đông Anh của Hà Nội.
Điểm đầu Km0, gần khu vực sân bay Gia Bình thuộc xã Tân Lãng (huyện Lương Tài); điểm cuối kết nối với trung tâm Hà Nội tại khu vực Hồ Tây qua cầu Tứ Liên mới và có hướng tuyến kết nối qua cầu Trần Hưng Đạo. Chiều dài dự kiến, phương án 1 qua cầu Tứ Liên dài khoảng 46km; phương án 2 qua cầu Trần Hưng Đạo dài khoảng 40,5km.
Sân bay Gia Bình sẽ kết nối với Hà Nội và đường sắt Lào Cai - Hà Nội - Hải Phòng.
Cụ thể, phương án 1 , từ điểm đầu thuộc xã Tân Lãng, hướng tuyến đi theo đường quy hoạch về phía Tây, qua xã Quỳnh Phú, Đại Bái (huyện Gia Bình), xã Quảng Phú (huyện Lương Tài), cắt qua đường Vành đai 4 sang xã Trạm Lộ (thị xã Thuận Thành). Tuyến cắt quốc lộ 17 (QL) đi sau Trường Đại học Kỹ thuật hậu cần công an, đi vào khu vực chùa Chiêu Ứng, cắt QL 38 rồi đi phía Bắc KCN Thuận Thành III, xã Trí Quả, Đình Tổ (thị xã Thuận Thành) đến giáp quận Gia Lâm (Hà Nội).
Sau khi vượt qua sông Đuống sang xã Trung Mầu, quận Gia Lâm; tuyến đường bộ đi thấp đến nút giao đường QL1 (Hà Nội - Bắc Ninh) với cao tốc Hà Nội - Thái Nguyên và nối vào nút giao này. Tuyến đường sắt nội vùng đi cao, vượt qua tuyến đường bộ để kết nối với ga Trung Mầu (kiến nghị bổ sung ga Trung Mầu vào tuyến đường sắt Lào Cai - Hà Nội - Hải Phòng).
Về hướng tuyến kết nối đi cầu Kênh Vàng, từ điểm đầu dự án thuộc xã Tân Lãng (Lương Tài), hướng tuyến đi về phía Đông qua các xã Phú Hòa, An Thịnh, kết nối với tuyến đường đi cầu Kênh Vàng, qua sông Kinh Thầy nối sang huyện Nam Sách (Hải Dương) để nối đến QL37 - QL18 đi Quảng Ninh; chiều dài tuyến khoảng 10,6km.
Chủ tịch UBND tỉnh Bắc Ninh Vương Quốc Tuấn nhấn mạnh, đây là công trình thế kỷ, tạo bước đột phá trong phát triển đất nước và tỉnh Bắc Ninh. Vì vậy, tỉnh Bắc Ninh phải vận hành hiệu quả mọi phần việc được giao đối với dự án sân bay Gia Bình và tuyến đường kết nối. Tinh thần thống nhất hướng tuyến theo phương án 1 để báo cáo Thường trực Tỉnh ủy Bắc Ninh và Trung ương. Đây là phương án có tính khả thi cao, đường đi ngắn nhất, công năng hiệu quả nhất và tạo cảnh quan đẹp, hiện đại, sự lan toả của các khu đô thị, khu thương mại và các khu chức năng khác.
