Odsek avtoceste Blagovica–Šentjakob dolžine 20,260 km, je sestavljen iz pododseka Blagovica–Lukovica od km 0,311 do km 8,851 in pododseka Lukovica–Šentjakob od km 0,000 do km 11,720.
Trasa avtoceste poteka od Blagovice proti zahodu po dolini Črnega grabna. V manjšem delu poteka po severnem, v večjem delu pa po južnem robu doline, kjer se prepleta s strugo Radomlje. Po izstopu iz doline zavije južno od Lukovice, med Vrbo in Imovico, prečka v vkopu Krtinski hrib severno od Krtine, poteka dalje med Dobom in Gorjušo in se nato vkoplje v gričevnat svet vzhodno od Domžal. Kamniško Bistrico prečka južno od Zaboršta ter zavije dalje proti jugu mimo naselij Mačkovci, Študa, Šentpavel, ki jih obide po vzhodni strani. Poteka med naselji Dragomelj in Pšata in se južno od Dragomlja, na meji občin Domžale in Ljubljana, naveže na traso vzhodne avtoceste v Ljubljani.
Polni priključki na avtocesto so pri Blagovici,Lukovici, Kritini, Domžalah in Študi.