La obra está dividida en dos tramos: Torrijos-Enlace de Guadarrama y Enlace de Guadarrama-Toledo. Éste último segmento (TO-21) es un acceso en alta capacidad a la ciudad de Toledo por el oeste, infraestructura largamente demandada por la congestión de la carretera N-403 en su acceso a la capital. Los últimos kilómetros de la vía discurren por la ciudad y han sido cedidos al Ayuntamiento.
El tramo de autovía discurre a lo largo de 22 km, atravesando los términos municipales de Torrijos, Barcience, Bargas, Rielves y Toledo. La sección transversal consta de dos calzadas separadas por una mediana con ancho variable de 8 a 12 m, con 2 carriles de circulación de 3,5 m, arcenes exteriores de 2,5 m e interiores de 1 m. Con un radio mínimo de 900 m y una rampa máxima del 5,5 % permite velocidades de 120 km/h.
La vía cuenta con cuatro enlaces: Rielves – Barcience, que conecta con la carretera N-403; Guadarrama, que conecta con la circunvalación Norte de Toledo, tramo de la A-40 en servicio, y además con las carreteras N-403 y CM-400; el enlace estación de residuos, el cual conecta con la N-403 y permite el cambio de sentid; y el enlace con la autovía autonómica CM-40, denominada variante suroeste de Toledo.
La vía cuenta con las habituales medidas de prevención y corrección del impacto ambiental como los trabajos de prospección arqueológica o la revegetación de los taludes de terraplén y desmonte mediante tierra vegetal, hidrosiembra y plantaciones entre otras medidas.
