起於巢湖市烔煬鎮西側，向南下穿合福鐵路沿大黃山東側佈設，後折向西南與烔長路交叉設黃麓互通，經富塘村北側通過，于田埠洪村南設黃麓服務區，向西南進入肥東縣與規劃四頂山路交叉設長臨河互通，繼續向西南設16.1公里盾構隧道下穿巢湖。

隧道於肥西縣三河鎮東北出巢湖，向西沿太華、濱鋒安置點北側布線，於清平鄉北側設置三河互通銜接規劃徽州大道，繼續向西於三河工業園北側設三河北樞紐銜接S30銅商高速，終點位於G3京臺高速豐樂樞紐，路線全長約42.5公里。

該隧道起點位於安徽省巢湖市巢湖東站，終點位於安徽省馬鞍山市含山縣，是巢馬城際鐵路的重要組成部分。

巢馬城際鐵路是一條連接安徽省巢湖市與馬鞍山市的高速鐵路，設計時速 350 公里，正線全長約 76 公里，其中巢湖隧道長約 13.3 公里。巢馬城際鐵路預計於 2026 年建成通車，屆時將進一步完善安徽省高速鐵路網，促進區域經濟社會發展。