一般公路路线设计，主要是以满足汽车运动的力学特性和保行车安全为目的，同时兼顾工程的经济合理性和营运经济效益。高速公路由于行车速度快，还须考虑乘车人（驾驶员和乘客）的生理状态和心理状态。总的说来，高速公路应该有开阔的视野和美化的景观，并尽量减少因道路条件而引起车速突变或车辆起伏颠簸所造成的不舒适和不安全感。此外还应充分利用地形、地物，做好环境保护工作，这都是修建或设计高速公路应考虑的重要因素。
许多国家的高速公路定线，多趋向避开城市而建支线通往市区。穿过城市的高速公路，采取高架桥或地下通道，以避免交叉干扰。
1.一般规定
（1）计算行车速度。我国公路工程技术标准规定，高速公路的计算行车速度，平原微丘区为120km/h，山岭重丘区为80km/h。美国、日本和西欧一些国家，高速公路的计算行车速度，大致也是80～120km/h，德国、法国、意大利和西班牙等国，最高计算行车速度为140km/h，前苏联和东欧一些国家则为150km/h。
但是，高速公路的实际行车速度大于计算行车速度的现象在许多国家都存在，有些可高达150～200km/h。为减少行车事故和能源消耗及提高车道的通过能力，大多数国家将车速限制在略大于小汽车经济行车速度（80～120km/h）范围内，只有德国等少数国家不作限制，为防止低速行车阻碍车流，许多国家限制最低行车速度，一般为50～60km/h，并不准任意制动和减速。如发生行车故障，应推移至路肩或临时停车道上进行修理。
（2）设计车辆及公路建筑限界。高速公路采用的设计车辆，一般以小客车为准，行驶在内侧（紧靠中央分隔带）高速车道上，外侧车道供载重车或其他类型的汽车行驶。
公路建筑限界在平面上应包括公路横断面设计所要求的总宽度；在立面上为行车净高，我国规定应大于5m。
2.平面线形
为保证高速行车的平稳、舒适，在设计高速公路的平面线形时，绝大多数国家都采用以圆曲线和缓和曲线为主，并配合短直线所组成的圆滑线形。这在客观环境上有利于利用地形、地物和自然景观；在工程上避免高填深挖，减少工程投资和养护费用。
我国《公路工程技术标准》规定，平原微丘区和山岭重丘区的高速公路的平曲线半径，不设超高时应分别不小于5500m和2500m；一般最小半径分别不小于1000m和400m，极限最小半径应分别不小于650m和250m。大致与其他国家规定的标准相应。当平曲线半径等于或大于不设超高的最小半径时，在圆曲线与直线之间可不设置缓和曲线。有些国家对高速公路的平曲线长度也有具体规定，即转角大于7°时应不小于200m，转角小于2°时应不小于700m。同样，缓和曲线的长度也随平曲线半径变化，最短为100m，平曲线半径愈大缓和曲线愈长，反之亦然。不过，平曲线半径最大为10000m，再大则没有什么实际意义。
高速公路的直线路段长度，各国也有严格控制，德国和日本曾规定，其不得大于以m计的20倍计算行车速度值，即相当于计算行车速度的72s行程，若计算行车速度为120km/h，则直线路段长度应小于2.4km。近年来，有些设计者认为，在平原地区设置人为的弯道，会因延长公路里程而致工程投资、行车费用和养护费用增加，因此有的国家对直线路段长度限制又有放松的意向，如日本规定直线路段的最大长度为90s的计算行车速度行程，比原规定放宽了25%，另外，两个反向曲线间的直线最小长度，—般应大于两相应的缓和曲线长度之和，德国和日本规定应不小于以m计的2倍计算行车速度值。两个同向曲线间的直线长度，不宜小于以m计的6倍计算行车速度值。
高速公路的平曲线超高值，大多数国家规定最大为10%，严寒积雪地区为6%。有的国家认为超高值最多不超过7%。但从不影响乘车人的舒适感考虑，超高值应小于10%。
平曲线的转角，许多国家规定不小于5%，日本规定不小于7%。
在平原微丘区，高速公路的最短视距，大部分国家规定为210m，德国的规定值为270m。(www.xing528.com)
3.纵断线形
高速公路的纵断线形，应与自然地形相适应，并为桥涵等构筑物留有足够的高度。在短距离内，纵坡应避免过多的起伏，使行车道面在竖面上组成一道均匀、平顺的圆滑曲线形。位于正负纵坡变化最低点的凹形竖曲线，应该有足够大的半径和足够的长度，避免乘车人看不清来路和去路，似乎有坠入沟堑的感觉。另外在两个同向竖曲线之间，应避免插入短距离的纵坡，因为在高速行车条件下，极短时间内发生重力变化，会使人感到惊慌和不安。
高速公路的最大纵坡，多数国家限制在5%以下，少数国家允许大到6%～7%，据测试资料表明，当小客车在3%的纵坡上行驶时，行车速度和燃料消耗与平路上行驶时相差不大，故许多国家常用的设计纵坡是3%。我国高速公路规定的最大纵坡值，基本符合多数国家的经验数据。
对高速公路的凹形或凸形的竖曲线半径，我国规定标准与日本和世界上大多数国家相近；德国的标准偏高1.5倍。竖曲线的最小长度各国规定也基本接近，最小应有3s时间的计算行车速度行程。
4.平面线形与纵面线形组合
由于行车速度很高，公路线形在平面或纵面的任何变化，都会给汽车运动产生影响。如此影响频繁而又带有突变性，就会使乘车人感到不舒适甚至不安。假如线形组合严重不当，还有可能造成行车安全事故。高速公路路中线的空间形状应连贯、均匀、协调、舒畅，并应具有良好的视野和美观的外表，为满足这些要求，在某些特殊路段还须绘制透视图，以检验公路线形是否与周围环境和谐相称。一般说来，无论长直线或长曲线都不应有两次或两次以上的起伏。小半径平曲线不宜与竖曲线重叠。当二者重叠为不可避免时，应将平曲线半径加大，将竖曲线包含在平曲线以内，也可将竖曲线半径加大到平曲线半径的10倍以上，使线形看起来不致有扭曲的外貌。假若采用平曲线包含竖曲线，那么最好使平、竖曲线的中点尽量靠近，前后相差的距离限制在平曲线长度的1/4范围内。此外，无论是凹形还是凸形竖曲线的顶点，都不宜设在平曲线的起点或止点上，也不宜设在反向曲线的转点上，小半径的竖曲线还不宜与缓和曲线相重叠，所有上述不良线形组合，都会给汽车操纵带来不便，或致使驾驶员因操作紧张引起事故。
5.高速公路横断面
高速公路的横断面，由行车道、中间带和路肩组成。《公路工程技术标准》规定如下：
（1）行车道。高速公路的行车道一般为4条车道，也有少数国家只设双车道。许多国家在大城市或其近郊修建宽的高速公路，有的甚至设有10～16条车道，用来担负巨大的高峰小时交通量。供小客车行驶的每一条车道宽度，一般在3～3.5m之间，供载重车行驶的每一条车道宽度4m左右，最宽4.25m，再宽一点则有可能为驾驶员超车或并行提供机会，以致容易造成交通事故。行车道面多设置1.5%的路拱横坡。除去主行车道以外，高速公路在上坡路段还须为重型车设置爬坡车道；在进出口处、靠近匝道或支线路口两头，还须设置供加速或减速用的变速车道。此外，在连续下坡路段右侧还常附设有逃避车道，用来解救制动失灵的汽车，使其不致沿下坡向下加速滑行，酿成重大安全事故。这样的逃避车道在国外的高速公路的连续下坡路段上，大约每隔1km设有1处，以明显标志指示。
（2）中间带。在高速公路上设置中间带，有利于内侧车道上的小客车高速行驶，杜绝对向行驶汽车碰撞的可能性；夜间避免车头灯眩目；此外还可阻拦驾驶员任意调头回行。中间带和路肩一样，还可为公路标志、夜间照明设施和绿化等提供有用的空间。在直线长度大于2km的行车道上，将中间带铺上与行车道相同的路面，可组成30m宽的临时跑道，备飞机紧急降落之需。有的国家预留较宽的中间带，作为增宽行车道的余地。
（3）路肩。路肩在工程上起着巩固路面结构层的作用，同时又为外侧车道提供必要的侧向余宽。假若将路肩内侧铺筑次高级或中级路面加固成硬路肩，还可作为高速公路的临时停车道。硬路肩宽度应不小于2.5m，外侧尚有0.5m宽的土路肩。当路肩宽度小于2.25m时，在公路沿线的路基两侧，则应增设间断性的临时停车带，临时停车带设在外侧行车道以外，宽3m，每一处长40～60m，每隔300～500m设置一处，临时停车带外侧仍须按规定设置土路肩。我国称临时停车带为紧急停车带，各项尺寸规定大致相同。
（4）路缘带。高速公路行车道的左侧和右侧都设有路缘带。左侧宽0.5～0.75m，包含在中间带宽度内，可做成平缓的倾斜面；右侧路缘带宽0.6m，包含在路肩宽度内，一般与行车道面平齐。可用不同颜色的材料铺筑或用醒目的颜色标示，对驾驶员的视线起明显诱导作用。
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