Трасса от малого кольца железной дороги, пройдет мимо стадиона "Локомотив", рядом со станциями метро "Ботанический сад" и "Владыкино", по улице Народного Ополчения, выйдет к Минской улице. Затем по существующей 16-километровой трассе, в которую "входят" Минская улица, Ломоносовский и Нахимовский проспекты, она дойдет до Коломенского и нырнет в 4-километровый тоннель под Москва-рекой. Выйдя из него, магистраль пройдет через район Печатники, мимо станции метро "Текстильщики". Далее трасса двинется вдоль Курского направления железной дороги и выйдет к 3-му транспортному кольцу. На участке от Волгоградского проспекта до шоссе Энтузиастов она пройдет параллельно малому кольцу Московской железной дороги, минует район Измайлово и уйдет вдоль Лосиного острова к Ярославскому шоссе, далее - вдоль железнодорожной станции Лихоборы через Алтуфьевское, Дмитровское, Ленинградское и Волоколамское шоссе.
Длина новой автомагистрали составит 74 км.

Строительство первого участка от Шоссе Энтузиастов до Измайловского шоссе началось 1 марта 2008 года. Его открытие запланировано на 2010 год. На участке от Волгоградского проспекта до шоссе Энтузиастов магистраль проложат параллельно Малому кольцу Московской железной дороги (МК МЖД), потом - в обход района Измайлово.
 
После Щелковского шоссе трасса пойдет параллельно МК МЖД. Минуя район Измайлово, дорога будет проложена в тоннеле под Лосиноостровским парком, после чего примкнет к Ярославскому шоссе. Четвертое транспортное кольцо соединит Алтуфьевское, Дмитровское и Ленинградское, расположившись вдоль железнодорожных путей, а после Волоколамского шоссе через улицу Берзарина выйдет на улицу Народного Ополчения, где, пересекая Мневники и в тоннеле Москва-реку и Филевский парк, упрется в Минскую улицу.
 
Далее - вдоль Минской улицы, Ломоносовского и Нахимовского проспектов уйдет до Коломенского. Там через четырехкилометровый тоннель под Москвой-рекой протянется через Печатники к станции метро "Текстильщики".
 
Некоторые участки будущего кольца уже существуют - это Минская улица, Ломоносовский и Нахимовский проспекты.
 
Главный инженер НИиПИ Генплана Москвы Юрий Коротков в 2007 году заявил, что при строительстве Четвертого транспортного кольца жилые дома сноситься не будут. По его словам, Четвертое кольцо пройдет рядом с жильем только в районе Хорошево, у Лосиного Острова и в Измайлове. "К примеру, в Измайлове трасса пройдет на эстакаде с щумозащитными экранами, чтобы защитить жилье", - сказал Коротков, добавив, что в других случаях кольцо будет проходить либо через производственные территории, либо вдоль полос отвода железных дорог. Однако в зону строительства попадает большое количество гаражных комплексов и зданий промышленных предприятий, которые будут подлежать сносу.
 
Эксперты считают, что строительство всего кольца удастся осуществить не ранее 2018 года. Да и мировой финансовый кризис наверняка повлияет на сроки строительства дороги.