西延高速公路南起西安绕城高速吕小寨立交，途经西安、咸阳、铜川、延安、三原、宜君、黄陵、洛川、富县、甘泉3市6县，止于延安市西北的河庄坪，全长299.85km。全线共有22座隧道（单洞），隧道总长27km，是世界罕见的黄土隧道群；各式桥梁369座，其中洛河特大桥高达152.9m，被称为“亚洲第一高墩大桥”；沿线设有收费站9处、服务区5处，配备有完善的交通、通讯及收费系统等设施。    

西延高速公路分西安—三原、三原—铜川、铜川—黄陵、黄陵—延安四段开工建设，西安—三原、三原—铜川段分别于1989年9月、1992年10月建成通车，设计速度均为100km/h；铜川—黄陵段于2001年5月建成通车，设计速度为60km/h；黄陵—延安段于2006年9月建成通车，设计速度为80km/h。    

2001年6月27日，西延高速公路西安—三原—铜川段20年经营权转让给陕西西铜高速公路有限公司，由其负责管理；其余路段由陕西省高速公路建设集团公司西延分公司负责运营管理。   

西延高速公路横跨我国黄土高原地区，连接陕西关中、陕北两大经济圈，沿路途经黄帝陵、洛川会议遗址、洛川黄土国家地质公园、南泥湾等众多著名旅游景点，因其独特的自然风光和人文景观，被誉为“环保景观路”、“红色旅游路”。开通以来，对改善陕北地区交通状况，促进区域经济发展，深化西部大开发战略，具有重要意义。为满足经济发展、人民群众出行的需求，正在修建西安至延安第二通道西安—铜川—黄陵高速公路。