การดำเนินงานด้านวิศวกรรมจะมีการดำเนินงานแบ่งออกเป็น 2 ส่วนหลักๆ คือ การดำเนินงานด้านการสำรวจและการดำเนินงานด้านการออกแบบ โดยที่การดำเนินงานด้านการสำรวจแบ่งออกเป็น 3 ส่วนหลักๆ ได้แก่

1. 1. การสำรวจและคาดการณ์ปริมาณจราจร และวิเคราะห์ระดับการให้บริการเพื่อนำไปใช้เป็นข้อมูล ในการออกแบบให้ได้รูปแบบที่เหมาะสมกับพื้นที่โครงการ
   2. งานสำรวจแนวทางและระดับเพื่อสำรวจรายละเอียดภูมิประเทศ สำรวจแนวทาง สำรวจระดับ สำรวจรายละเอียดสิ่งก่อสร้างสาธารณูปโภคเพื่อใช้เป็นข้อมูลในการออกแบบ
   3. งานสำรวจตรวจสอบดินและวัสดุประกอบด้วยการสำรวจตรวจสอบสภาพดินเดิม ดินฐานราก วัสดุโครงสร้างชั้นทางถนนเดิม และแหล่งวัสดุ พร้อมตรวจสอบคุณสมบัติของวัสดุ เพื่อนำผล การทดสอบไปใช้ในการวิเคราะห์ออกแบบโครงสร้างคันทาง ออกแบบฐานรากสะพาน

หลังจากที่ได้คัดเลือกแนวเส้นทางโครงการและรูปแบบการพัฒนาที่เหมาะสมแล้วจะทำการออกแบบรายละเอียดในด้านต่างๆ ได้แก่

1. 1. การออกแบบแนวทาง แนวระดับ รูปตัด ทางแยก ทางขนาน ทางข้าม ทางลอด เครื่องหมายและ ป้ายจราจร รวมทั้งงานระบบอำนวยความปลอดภัยตามข้อกำหนดและมาตรฐานการออกแบบ
   2. งานออกแบบรายละเอียดทางแยก งานออกแบบทางแยกโดยทั่วไปจะออกแบบเป็นทางแยกระดับพื้น (At-Grade Intersection) พร้อมเสนอรูปแบบการขยายทางแยกในอนาคต และกรณีที่มีความจำเป็นต้องออกแบบเป็นทางแยกต่างระดับ จะเสนอรูปแบบทางด้านวิศวกรรมที่แตกต่างกัน ไม่น้อยกว่า 3 รูปแบบ หรือตามความเหมาะสม
   3. งานออกแบบโครงสร้างชั้นทาง วิเคราะห์เสถียรภาพและการทรุดตัว (ถ้ามี) จะออกแบบโครงสร้าง ชั้นทางให้รองรับน้ำหนักและปริมาณการจราจร ตามอายุการออกแบบและตามลักษณะจการใช้งานของแต่ละพื้นที่ กำหนดรูปแบบทางเลือก ความหนา และคุณสมบัติของวัสดุ เพื่อให้ได้รูปแบบก่อสร้างเป็นไปตามมาตรฐานของกรมทางหลวง
   4. งานออกแบบโครงสร้างสะพาน โครงสร้างทางแยกต่างระดับ อาคารระบายน้ำ และโครงสร้างอื่นๆ จะออกแบบให้เป็นไปตามมาตรฐานและข้อกำหนดของกรมทางหลวง สำหรับโครงสร้างอาคาร ระบายน้ำจะใช้แบบมาตรฐานของกรมทางหลวงเป็นหลัก
   5. งานระบบระบายน้ำ จะศึกษาลักษณะต่างๆ ทางด้านอุทกวิทยา และสภาพการระบายน้ำในบริเวณพื้นที่ รวมทั้งระบบน้ำทิ้งเดิมจากชุมชนที่มีผลกระทบต่อทางหลวง และออกแบบระดับถนน ช่องทางระบายน้ำ สะพาน และโครงสร้างระบายน้ำอื่นๆ ให้สอดคล้องกัน
   6. งานระบบไฟฟ้าออกแบบรายละเอียด และข้อกำหนดของระบบวงจรไฟฟ้า และการติดตั้งอุปกรณ์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับงานทางของโครงการ ตามหลักวิศวกรรมไฟฟ้าและวิศวกรรมการทาง เช่น ระบบไฟฟ้าแสงสว่างตามสายทาง ระบบควบคุมสัญญาณไฟจราจร
   7. งานสถาปัตยกรรม จะดำเนินการออกแบบด้านสถาปัตยกรรม ให้มีความสวยงาม ทันสมัย สอดคล้องกับสภาพพื้นที่มีลักษณะเหมาะสมกับสภาพภูมิอากาศ ท้องถิ่น และสภาพแวดล้อม และประยุกต์ให้เหมาะสมในการใช้สอย
   8. งานดำเนินการด้านสิ่งสาธารณูปโภคเพื่อติดต่อประสานงาน ตรวจสอบ หาข้อมูล และออกแบบตำแหน่งระบบสาธารณูปโภคต่างๆ ที่เกี่ยวข้องทั้งหมดทั้งในปัจจุบันและในอนาคต เพื่อแสดงสาธารณูปโภคที่จะต้องถูกรื้อถอนและเสนอแนะรูปแบบ ตำแหน่งและขนาดของสาธารณูปโภค ที่ต้องก่อสร้างทดแทน หรือเพิ่มเติมอย่างเหมาะสม และเพียงพอต่อความต้องการของระบบสาธารณูปโภคทั้งหมด

การศึกษาและรวบรวมข้อมูลด้านการจราจรและขนส่งในพื้นที่โครงการ การสำรวจเก็บข้อมูลทางด้านการจราจรต่าง ๆ ที่จำเป็น เพื่อนำมาใช้ในการคาดการณ์ปริมาณจราจรและการวิเคราะห์ปริมาณจราจรบนทางหลวงและทางแยก รวมถึงการศึกษาโครงข่ายที่เกี่ยวข้องในพื้นที่โครงการทั้งปีปัจจุบันและอนาคต ที่จะเกิดผลกระทบต่อพื้นที่โครงการได้ในอนาคต โดยมีรายละเอียด ดังนี้

1. 1. งานรวบรวมและสำรวจข้อมูลที่เกี่ยวข้อง เป็นการรวบรวมข้อมูลทุติยภูมิที่เกี่ยวข้อง ประกอบด้วย ข้อมูลด้านเศรษฐกิจและสังคมต่างๆ ในพื้นที่ศึกษา ข้อมูลปริมาณจราจร (AADT) บริเวณพื้นที่โครงการ
   2. งานสำรวจข้อมูลด้านการจราจร เป็นการสำรวจเพื่อรวบรวมข้อมูลที่จำเป็นในการคาดการณ์ปริมาณจราจรและวิเคราะห์สภาพการจราจร ได้แก่
      • การสำรวจปริมาณจราจรบนช่วงถนน (Mid-Block Counts : MB)
      • การสำรวจข้อมูลปริมาณจราจรบริเวณทางแยก (Turning Movement Count : TMC) โดยเน้นปริมาณการจราจรในช่วงเวลาเร่งด่วนเช้า, เย็น และนอกเวลาเร่งด่วน ตามความเหมาะสมของ แต่ละพื้นที่
      • การสำรวจจุดต้นทางและปลายทางของการเดินทาง (Origin-Destination Survey) รวมไปถึงการสำรวจสภาพการจราจรของทางหลวงและทางแยกในสภาพปัจจุบัน เช่น ความเร็วเฉลี่ยในการเดินทาง เวลาในการเดินทาง เป็นต้น
   3. งานวิเคราะห์และคาดการณ์ปริมาณจราจรในอนาคต เป็นการรวบรวมข้อมูลที่จำเป็นในการสร้างแบบจำลองด้านการจราจรและขนส่ง เพื่อจำลองพฤติกรรมการเดินทางและคาดการณ์ปริมาณจราจรภายในโครงข่ายทางหลวงบริเวณพื้นที่โครงการ โดยใช้โครงข่ายถนนและตารางการเดินทางที่พัฒนาจากแบบจำลองการจราจรระดับประเทศ (National Model : NAM) โดยแบ่งพื้นที่ศึกษาเฉพาะจังหวัด มาใช้เป็นแบบจำลองเริ่มต้นสำหรับการคาดการณ์ปริมาณจราจรของโครงการบนโครงข่ายทางหลวงและทางแยกในปีอนาคต ทั้งกรณีมีและไม่มีโครงการ
   4. งานวิเคราะห์ระดับการให้บริการ (Level of Service : LOS) : เป็นการวิเคราะห์จากข้อมูลปริมาณจราจรและข้อมูลทางกายภาพเพื่อให้ทราบถึงระดับการให้บริการ (Level of Service : LOS) ของโครงการ และตรวจสอบเพื่อปรับปรุงรูปแบบถนนโครงการเพื่อให้ได้ระดับการให้บริการของเส้นทางอยู่ในเกณฑ์ที่เหมาะสม