Hiện tại, việc kết nối Tuyên Quang với thủ đô Hà Nội chủ yếu bằng Quốc lộ 2, nối với đường cao tốc Nội Bài - Lào Cai tại huyện Phù Ninh, tỉnh Phú Thọ.
Theo kết quả đếm xe vào tháng Ba, lưu lượng trên Quốc lộ 2 xấp xỉ 8.000 xe quy đổi/ngày đêm, và dự báo sẽ tăng trưởng trung bình 6,5%/năm. Như vậy, đến năm 2018, Quốc lộ 2 đoạn Phú Thọ Tuyên Quang với quy mô đường cấp 3 như hiện nay sẽ ùn tắc. Khi đó tỉnh Tuyên Quang và các tỉnh trong khu vực càng khó khăn về đi lại, phát triển kinh tế-xã hội, đảm bảo quốc phòng-an ninh.
Vì vậy, tỉnh Tuyên Quang vừa có đề nghị Bộ Giao thông Vận tải đầu tư xây dựng tuyến đường cao tốc Tuyên Quang-Phú Thọ với chiều dài gần 39,1km,với tổng mức đầu tư khoảng 4.417 tỷ đồng theo hình thức đối tác công tư (PPP)..
Theo dự kiến, đường cao tốc Tuyên Quang - Phú Thọ nối với cao tốc Nội Bài-Lào Cai đi qua địa phận tỉnh Tuyên Quang 10,6km, qua địa phận tỉnh Phú Thọ 28,4km với quy mô 4 làn xe. Điểm đầu tại km127+500 Quốc lộ 2 (xã Lưỡng Vượng, thành phố Tuyên Quang), điểm cuối kết nối với nút giao IC9 đường cao tốc Nội Bài-Lào Cai thuộc thị xã Phú Thọ.
Để xây dựng tuyến đường cao tốc trên, tỉnh Tuyên Quang cũng đưa ra phân kỳ giai đoạn đầu tư.
Cụ thể, giai đoạn 1 dự kiến khởi công quý 1/2017, đầu tư xây dựng toàn tuyến với quy mô 2 làn xe, vận tốc thiết kế 80km/giờ, mặt đường rộng 13m; giải phóng mặt bằng với quy mô 4 làn xe (nền đường rộng 25m) để tổ chức quản lý và triển khai công tác quy hoạch, sử dụng toàn bộ quỹ đất hai bên tuyến đường vào các chương trình phát triển kinh tế, tạo điều kiện thuận lợi khi thực hiện đầu tư giai đoạn 2 của dự án.
Tổng mức đầu tư giai đoạn 1 của dự án khoảng 2.317 tỷ đồng theo hình thức đối tác công tư (PPP) trong đó Nhà nước hỗ trợ 30% vốn (660 tỷ đồng); nhà đầu tư sử dụng vốn chủ sở hữu và vốn vay ngân hàng 70% (1.657 tỷ đồng).
Thời gian thực hiện đầu tư giai đoạn 1 dự kiến khởi công quý 1/2017, hoàn thành quý 1/2019, lắp đặt hệ thống hệ thống thu phí kín trên đường cao tốc để thu phí hoàn vốn. Thời gian thu phí khoảng 23 năm 9 tháng.
Giai đoạn 2 đầu tư tiếp để toàn tuyến đủ 4 làn xe, vận tốc thiết kế 100km/giờ mặt đường rộng 23,5m. Tổng mức đầu tư giai đoạn 2 khoảng 2.100 tỷ đồng. Hình thức đầu tư và thời gian hoàn vốn dự kiến đề xuất thực hiện theo phương án của giai đoạn 1, khi thực hiện giai đoạn 2 sẽ tính toán lại cụ thể bảo đảm theo quy định, thời gian thực hiện đầu tư giai đoạn 2 dự kiến sau năm 2025.
Ngoài ra, 2 địa phương này cũng kiến nghị không thực hiện đầu tư cải tạo, nâng cấp Quốc lộ 2 từ cầu Hạc Trì, tỉnh Phú Thọ đến Tuyên Quang dài khoảng 70km, trong đó qua địa phận tỉnh Phú Thọ 59km, qua địa phận tỉnh Tuyên Quang 11km, kinh phí khoảng 600 tỷ đồng vì dân cư ở hai bên đường sinh sống đông đúc nên Quốc lộ 2 chỉ duy tu bảo dưỡng thường xuyên.