Phương án tuyến đường kết nối cao tốc Vĩnh Hảo-Phan Thiết với trung tâm TP Phan Thiết dài khoảng 11,2 km, đi qua TP Phan Thiết và huyện Hàm Thuận Bắc. Điểm đầu (Km 0+000) tại ngã tư giao đường Lê Duẩn với đường Trường Chinh thuộc phường Phú Tài, TP Phan Thiết; điểm cuối (Km 11+200) giao với đường bộ cao tốc Bắc - Nam, đoạn Vĩnh Hảo - Phan Thiết tại Km 225+160 thuộc xã Hàm Hiệp, huyện Hàm Thuận Bắc.

Các vị trí giao chính: Tại Km 0+000 - giao với Quốc lộ 1A (đường Trường Chinh); tại Km 3+680 - giao với đường sắt Mương Mán, TP Phan Thiết; tại Km 8+700 - giao với đường sắt tốc độ cao; tại Km 9+179 - giao với đường sắt Bắc - Nam hiện hữu; tại Km 11+200 (cuối tuyến) - giao với đường bộ cao tốc.

Mô phỏng đường kết nối cao tốc Vĩnh Hảo-Phan Thiết với TP Phan Thiết.