国道345号
新潟市東区下山(下山交差点) - 新潟市北区神谷内(神谷内北交差点):新潟県道17号新潟村松三川線
新潟市北区白勢町 - 新潟市北区横土居:新潟市道
新潟市北区笹山 - 新潟市北区木崎(豊栄IC):新潟県道46号新潟中央環状線
新潟市北区木崎(豊栄IC) - 北蒲原郡聖籠町大字藤寄(東港IC):国道7号<新新バイパス>
北蒲原郡聖籠町大字藤寄(東港IC) - 新潟市北区横土居:新潟県道556号新潟東港線
胎内市村松浜(村松浜交差点) - 胎内市築地:新潟県道54号中条紫雲寺線
胎内市築地:胎内市道
胎内市築地 - 胎内市乙:新潟県道3号新潟新発田村上線
胎内市乙 - 胎内市乙(乙交差点):胎内市道
胎内市乙(乙交差点) - 村上市荒川縁新田(荒川縁新田交差点):新潟県道3号新潟新発田村上線
村上市八日市(八日市13交差点) - 村上市松山:新潟県道3号新潟新発田村上線
村上市肴町(肴町交差点) - 村上市石原(石原交差点):新潟県道3号新潟新発田村上線
山形県鶴岡市 関川峠
起点から胎内市までの区間は国道113号と完全に重複している。ただし、道路標識の案内は「国道113号」のみである。なお、新潟市北区の一部の区間で新潟県道46号新潟中央環状線とも重複しているが、この区間では国道113号と新潟県道46号新潟中央環状線の案内が両方設置されている一方で、国道345号の案内は設置されていない。また、国道113号の起点は新潟市中央区の本町交差点である一方、国道345号は同区東港線十字路であり起点は異なる。
国道350号(新潟県新潟市中央区・東港線十字路(起点) - 新潟市中央区・三和町交差点)
国道113号(新潟県新潟市中央区・東港線十字路(起点) - 胎内市・桃崎浜交差点)
国道7号(新潟県村上市・勝木交差点 - 山形県鶴岡市・奥田交差点)
国道112号(山形県鶴岡市・外内島南バイパス入口交差点 - 鶴岡市・大宝寺町交差点)
国道47号(山形県東田川郡庄内町・西興屋交差点 - 東田川郡庄内町(狩川交差点)
国道344号(山形県酒田市・市条交差点 - 酒田市・観音寺交差点)
国道7号(山形県飽海郡遊佐町・菅里交差点 - 飽海郡遊佐町・西浜交差点)
ほぼ全線にわたって国道7号と並行している。新潟県内の区間は国道7号から海岸寄り、山形県内の区間は内陸寄りを並行している。また、新潟県新潟市から同県村上市にかけて日本海東北自動車道が、新潟県村上市から山形県鶴岡市にかけてJR東日本羽越本線がそれぞれ並行している。
新潟市から北蒲原郡聖籠町の区間は新潟西港、新潟空港、新潟東港などの重要な港湾施設付近を通過する。聖籠町以北は日本海沿いのルートとなり、特に村上市内の区間は日本百景に指定されている笹川流れを通る。山形県内ではルートが内陸寄りとなる。このうち、鶴岡市内の区間は一部大型車通行不能の狭隘な区間があり、冬季は通行止めとなる。
瀬波温泉トンネル
府屋第一トンネル
府屋第二トンネル
鬼坂トンネル
大日坂トンネル