Det kommer att täcka en 14.7 km lång sträcka av A6 från Randalstown i County Antrim och Castledawson i County Londonderry, vardera sidan av Toome bypass.
Uppgradering av vägsträckor till två körsträckor förväntas kosta 160 miljoner pund.
Infrastrukturminister Chris Hazzard sade att arbetet skulle "stärka banden mellan Belfast och Derry".
Han tillade att det skulle bidra till att åtgärda ett "infrastrukturunderskott" väster om floden Bann.
Rutten kommer att ersätta den befintliga vägen från Castledawson till motorvägen M22 till Belfast, som ser långa bakbackar under rusningstid på daglig basis.
"Väganvändare och det lokala samhället kommer direkt att dra nytta av denna nya all-purpose dual transportway eftersom det kommer att minska restiden och förbättra trafiksäkerheten", tillade han.
"Jag är fast besluten att bidra till ekonomisk tillväxt på ett regionalt balanserat sätt, och jag anser att det är viktigt att infrastrukturprojekt som detta prioriteras."
Vid tillfällen under morgonen rusningstid på den nuvarande rutten, trafik slipas till en total stillastående, vilket resulterar i trafikstockningar sträcker sig miles.
Scenariot är vänt under kvällen rusningstid som pendlare återvänder till nordväst från riktningen av M22 motorvägen.
Tidigare i år sade Nordirlands vägmyndighet att den föreslagna rutten skulle påverka omkring 120 markägare.
Department for Infrastructure sade markundersökning arbete har börjat och arkeologiska undersökningar längs rutten kommer att starta denna vecka.
Byggnationen beräknas påbörjas i oktober.
Hazard tillade att projektet var "välkomna nyheter" för byggindustrin.
Fyra års vägarbete börjar på huvudvägen mellan Belfast och Londonderry i höst.