埼玉県道12号川越栗橋線
4車線の道でまた坂を登り、下日出谷交差点の先で下り、再度登ると平坦な桶川の中心市街となる。高崎線を陸橋でまたぎ、旧中山道(埼玉県道164号鴻巣桶川さいたま線)、国道17号、首都圏中央連絡自動車道(桶川加納インターチェンジ)と交差する。埼玉県道311号蓮田鴻巣線と交わる桶川高校入口交差点で4車線区間は終わり、北東へ直進する。上越新幹線の高架をくぐり、元荒川を渡って久喜市に入る。
久喜市内では大半で歩道が整備されているが、一部で狭く注意を必要とする区間もある。平坦な田園を北東へ進み、菖蒲町菖蒲で国道122号(騎西菖蒲バイパス)と交差、東へ向きを変え、東北自動車道を立体交差(六万部橋)でまたぐ。橋の西詰から埼玉県道146号六万部久喜停車場線が分岐する六万部橋(東)交差点までは、東北自動車道建設の際に付け替えられている。
六万部橋(東)交差点で北に折れ、北西へ向きを変えながら鷲宮地域中心部南側を通過し、東武伊勢崎線を陸橋でまたぐ。かつては鷲宮の葛梅地区のカーブ部分は直線であり、そのまま東武伊勢崎線を踏切で渡り、旧鷲宮町中心部をクランク状に通り抜けていた。さらに西へ進み、西大輪交差点で埼玉県道3号さいたま栗橋線と合流。西大輪交差点から先は終点まで4車線となり佐間(西)交差点で埼玉県道3号さいたま栗橋線とともに国道125号に合流し、国道4号、埼玉県道60号羽生外野栗橋線の栗橋交差点まで重複する。