号线起始于天河区广东奥林匹克中心附近的黄村站，沿大观路南行，转入中山大道再转入车陂路，然后过江至海珠区东部，再往东南方向进入番禺区，下穿广州大学城及沥滘水道，在新造车辆段东南方伸出地面上高架桥，再与广澳高速公路东段平行，跨过番禺东部大片农田。然后再掠过沙湾水道东段进入南沙区，沿市南大道行走，再转入凤凰大道继续往南，之后转入双山大道往东。随后线路由高架转入地下隧道，由双山大道转向南沿金隆路行进，路线向南跨越虎门高速，再转向东南，沿环市大道西至塘坑站之后再转向东，沿环市大道南行进。之后再转向东北，沿海港大道行进