전북특별자치도 군산시 옥도면에서 충청남도 서천군 장항읍 금강 하구를 거쳐 충청도 남부 지역(부여, 논산, 계룡, 대전, 옥천, 영동)을 지나 경상북도 내륙과 대구광역시를 동서 방향으로 관통한 다음, 경산, 영천을 거쳐 경상북도 경주시의 동해안(감포읍)까지 이어지는 도로이다. 대한민국 국토의 허리에 해당하는 지역을 동서로 횡단하는 기간 교통축으로 한반도 중부 지역에서 동서 방향 물동량 수송과 지역개발에 이바지하고 있으며, 도로 주변에 역사유적지가 많아 관광 진흥에도 중요한 도로이다.
1962∼1963년 대구∼왜관 구간을 시작으로 1994∼1998년 영천∼북안, 북안∼경주 구간이 완공되었으며, 2002년 장항∼서천 구간(10.8㎞)이 개통되었다. 2018년 12월 동백대교가 건설되어 충청남도와 전라북도(현, 전북특별자치도) 구간이 연결되었다.
총 연장은 417.9 km 로 도로 포장률은 99.7%에 이르며 미개통도로 1.1㎞를 포함하고 있다. 전체 구간 중 2차로는 210.5㎞, 4차로는 131.4㎞ 그리고 6차로는 27.7㎞를 차지한다. 도로 기점인 충청남도 서천군부터 부여군 사이의 구간은 백제유적지 인근을 경유하는 도로로 서천공주고속도로와 노선을 공유한다. 또한 논산시부터 대전광역시 구간은 호남고속도로 지선과 노선을 공유하며 지역 교통량을 처리하고 있다.
대전광역시∼경상북도 경주시 구간은 대체로 경부고속도로(대전IC∼경주IC) 구간과 노선이 일치하기 때문에 장거리 간선 통행보다는 지역간 단거리, 중거리 통행에 주로 활용된다. 경주시 구간은 신라유적지가 즐비한 경주 도심과 보문관광단지를 거쳐 동해안의 감포읍까지 연결되는 드라이브 코스로 아름다운 자연경관과 역사유적을 찾는 행락객들의 발길이 끊이지 않는 도로이다. 전체 구간 중 대구∼영천, 약목∼왜관, 대전∼옥천, 왜관∼대구 구간의 교통량이 가장 많다.
국도 제4호선과 교차하거나 노선을 공유하는 도로로는 경부고속도로, 광주대구고속도로, 서해안고속도로, 논산천안고속도로, 통영대전중부고속도로, 중부내륙고속도로, 중앙고속도로, 서천공주고속도로, 호남고속도로지선, 대전남부순환고속도로 등의 고속도로와 국도 제1호선, 제3호선, 제5호선, 제7호선, 제14호선, 제17호선, 제19∼21호선, 제23호선, 제25∼26호선, 제28∼33호선, 제35호선, 제37호선, 제39∼40호선, 제59호선, 제67호선, 제77호선 등이 있다.