規劃
太原二環高速2011年，按照《太原市國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》，“十二五”期間，太原市將新建大盂—龍白、東陽—夏家營、夏家營—赤泥窳、西凌井—大盂高速公路，連同太佳、龍（白）城（趙）高速，形成太原市二環高速公路。這是太原市最早提出建設太原第二繞城高速。
2013年7月31日，山西省政府常務會議通過了《山西省高速公路網規劃調整方案》。調整後，山西省高速公路網規劃總規模將增加到7258公里，新增高速公路938公里。路網布局由“三縱十一橫十一環”調整為“三縱十二橫十二環”，其中新增的一環就是太原二環。
按照2017年9月7日發布的新版標準GB/T 917—2017《公路路線標識規則和國道編號》，太原市為山西省國家認定可設定國家高速城市繞城環線的城市，並為太原市配置繞城高速公路編號：G2003。未來，太原第二繞城高速將取代現狀太原繞城高速，成為新的太原繞城高速，並使用高速路線編號：G2003。
新建路段
太原二環北環段
太原北二環起點位於太原市陽曲縣北小店鄉掃峪村南，以樞紐式立體交叉的形式與晉高速S50平臨高速相接，終點在太原市陽曲縣凌井店鄉南莊村北與東二環東凌井樞紐相接。太原北二環全長60.053km，前33km採用雙向4車道高速公路標準建設，設計速度為100km/h，路基寬度為26.0m，後27km採用雙向6車道高速公路標準建設，設計速度為100km/h，路基寬度為33.5m，主要服務設施為服務區、停車區各1處，收費管理站3處（含超限管理站），隧道管理站3處。
太原北二環推薦方案起點位於太原市陽曲縣北小店鄉掃峪村南，以樞紐式立體交叉的形式與晉高速S50平臨高速相接，路線向東在泉水溝村北轉向東南，在馬圈溝南設駱駝山特長隧道至泥屯鎮黑窊偏向東北，跨龍王溝、石後溝及縣道X221權西線，向東在思西村北設泥屯北互通式立體交叉、泥屯北停車區，經老余灣溝設五家咀隧道，經五家咀、馬頭村，在馬頭村東下穿大西高鐵，在高村鄉北上跨北同蒲鐵路和縣道X911三馬線，經辛莊村南轉向東，在大盂鎮、南高莊間上跨國道G108，在大盂鎮景莊北設大盂樞紐式立體交叉與國家高速G55二廣高速原平至太原段相通，路線偏向東南，經三畛村東、卷子頭村西設大盂東服務區，跨楊興河、縣道X224賈城線，在北家莊北設大盂東互通式立體交叉，繼續向東南設牛金山特長隧道下穿北方機械廠產品試驗場，轉向南，經石溝東村東，在石瓮溝東折向東，經西黃龍頭南、東黃龍頭南，穿過中坡村、小坡村之間轉向南，上跨黑牛溝、省道S314雙陽線，在太原市陽曲縣凌井店鄉南莊村北與國家高速G5京昆高速平定至陽曲段、太原二環高速凌井店至龍白段（東二環）以樞紐式立體交叉相接到達方案終點。
太原二環東環段
新建太原二環東環段，即范莊——龍白，全程31公里。
項目名稱：太原二環高速公路凌井店至龍白段（東二環）工程
工程內容：擬建高速公路位於太原市陽曲縣、晉中市壽陽縣和榆次區境內，其起點位於太原市陽曲縣凌井店鄉南社村南，在太陽高速K91+711處以樞紐式立體交叉形式相接，路線向南在南莊村西設大橋上跨石太高鐵隧道段，途經安塘村東、內界口村西，進入晉中市壽陽縣平頭鎮境內，過外界口村西、溝北村西，在董家莊和袁家莊中間穿過，經南梁村東、金家莊村西，在黑水和莊子溝村間穿過，經西韓村西、後富溝村西，在南莊西設南莊互通連線G307，設南莊大橋跨G307，在郭家莊南跨縣道X334郭峪線，沿X334西側向南布設，經郭家溝西、西坡村西，在罕山村南進入晉中市榆次區烏金山鎮境內，經西蒜峪村西在高壁村西北設服務區，在東左付村東設界河特大橋跨界河、縣道X334，經韓麟符烈士陵園東、白村西，在晉中市榆次區什貼鎮龍白村西側到達項目終點，終點位於晉中市榆次區烏金山鎮龍白村西南，與太舊高速公路以樞紐式立體交叉形式相接。路線全長為32.521km，按照雙向6車道高速公路標準建設，路基寬33.5m，設計時速100km/h，投資估算307246.7197萬元。擬建高速公路施工期3年。工程永久占地271.45hm ，路基土石方952720.9m ，防護排水291.467千m ，設定互通式立體交叉3處，收費站1處，治超管理站1處（與收費站合建），養護工區1處；橋樑6160m/27座，其中特大橋1128m/1座，大橋4486m/17座，中橋502m/7座，小橋44m/2座。
太原二環西環段
太原西二環起點位於交城縣夏家營鎮義望村東側，與運營中國家高速G20青銀高速羅城至夏家營段在義望樞紐十字交叉，終點設十字赤泥窪樞紐與晉高速S50平臨高速相接；太原西二環主線全長80.4km，太古連線線（TG線）全長13.376km，均按雙向4車道高速公路標準建設，設計速度為80km/h，路基寬度為25.5m，主要服務設施為服務區、停車區各1處，收費管理站2處（含超限管理站），隧道管理站3處。
太原西二環推薦方案起點位於交城縣夏家營鎮義望村東側，與運營中國家高速G20青銀高速羅城至夏家營段在義望樞紐十字交叉，為滿足接線條件需改造義望單喇叭樞紐為半苜蓿葉+渦輪式樞紐。路線向西北經夏家營鎮、覃村後折向東北進入清徐縣東於鎮，過武家坡沿方山河繼續向北經申家山、趙家山、黑岔溝，設陳家莊特長隧道至古交市邢家社鄉，為避免對邢家社鄉水源地及兩趟煤層氣主管道的影響，路線沿大川河東側向北經安家莊，在郭家社南設服務區，向北經劉莊、龍子村後跨大川河沿西岸向北繼續展線，在邢家社北設互通，匝道與省道S316榆古線連線，向北過康家社、走馬嶺、中社、想兒嶺、李家社、蒿地足，為避免對古交市主城區影響，在明扶嶺路線折向西北設隧道及橋樑，先後跨越原平河及屯蘭河，在冷泉西設冷泉樞紐與晉高速S56太古高速西延TG線丁字交叉，路線繼續向西經鎮城底鎮陰家溝村設鎮城底樞紐，該樞紐預留太原至方山高速公路接線條件，樞紐設連線線與省道S104相接，主線折向東北設橋上跨汾河、太嵐線鐵路、引黃管道、太嵐天然氣管道、太鋼尖山鐵礦高壓管道及省道S104等，向北沿獅子河東岸布設，經爐峪口、嘉樂泉鄉、冶元、五子寨、洞溝，在獅子村設獅子停車區，路線向北設隧道至靜樂赤泥窪鄉，終點設十字赤泥窪樞紐與晉高速S50平臨高速相接。
太原西二環太古連線線（TG線）起點位於古交市河口鎮以北，晉高速S56太古高速K18+800=TGK0+000接西延起點，設古互動通與現運營中的晉高速S56太古高速在收費站出口前相接，利用現有收費站、超限站等設備，線位向西北跨紫金溝、磨石溝，過辛莊上、西曲礦，在灘上設橋先後上跨省道太佳線、太嵐鐵路、古交運煤專線、汾河至項目終點冷泉村西側，與太原西二環線在冷泉設樞紐相接。
路線
太原第二繞城高速的路線為，由太原市陽曲縣北小店鄉掃峪村晉高速S50平臨高速引出，向東新建高速在大盂鎮景莊北設大盂樞紐式立體交叉與國家高速G55二廣高速原平至太原段相通，向東南新建高速在太原市陽曲縣凌井店鄉南莊村北與國家高速G5京昆高速平定至陽曲段以樞紐式立體交叉相接，向南新建高速至晉中市榆次區什貼鎮龍白村接國家高速G20青銀高速舊關至太原段，向南利用晉高速S60昔呂高速榆次至祁縣段至祁縣城趙，向北利用國家高速G5京昆高速交城至祁縣段至交城縣夏家營鎮義望村，向北新建高速過古交市至忻州市靜樂縣赤泥窪鄉，設赤泥窪樞紐與晉高速S50平臨高速相接，向東利用晉高速S50平臨高速至太原市陽曲縣北小店鄉掃峪村，由此構成閉合環。
