Theo quy hoạch được duyệt, phân khu đô thị sông Hồng có chiều dài 40 km từ cầu Hồng Hà đến cầu Mễ Sở, thuộc địa giới hành chính của 55 phường, xã thuộc 13 quận, huyện: Hoàn Kiếm, Ba Đình, Tây Hồ, Bắc Từ Liêm, Hai Bà Trưng, Hoàng Mai, Long Biên, Đan Phượng, Mê Linh, Đông Anh, Gia Lâm, Thường Tín và Thanh Trì. Quy hoạch có 3 phân đoạn chính, được chia thành các phân khu R1-R2, R3-R4 và R5.
Khu vực R1-R2 với quy mô dân số là khoảng 40.000 người, diện tích gần 550 ha, có ranh giới phía đông là cầu Thăng Long và phía tây là cầu Hồng Hà. Đây là khu vực phát triển không gian sinh thái, bảo tồn tính tự nhiên trên cơ sở các làng xóm ven đô được dần đô thị hóa và đất bãi, đất nông nghiệp (trồng rau, hoa màu, cây cảnh…).
Khu vực này nằm dọc trục đê hữu Hồng với đa số làng nghề sản xuất gỗ, tre, vật liệu xây dựng, làm rượu... ở Đan Phượng; đất nông nghiệp trồng rau, hoa màu ở Đông Anh và Mê Linh, cùng các hoạt động thương mại, vận chuyển do có cụm cảng Chèm.
Đồng thời, với địa phận bao gồm một phần quận Bắc Từ Liêm, nơi đây tiệm cận nhiều khu công nghiệp, nhà máy sản xuất.
Trong tương lai, khu vực này được định hướng phát triển công viên chuyên đề với mô hình trang trại sinh thái và nông nghiệp đô thị phục vụ du lịch và các khu vực đa chức năng gắn với các hoạt động thương mại, dịch vụ, vận chuyển. Đồng thời sẽ có 2 cây cầu được xây mới để kết nối giao thông trong khu vực là cầu Hồng Hà và cầu Thượng Cát.
Khu vực bờ hữu sông Hồng thuộc địa phận huyện Đan Phượng và quận Bắc Từ Liêm hiện đang có mật độ dân cư cao hơn, tập trung đông đúc dọc theo đường đê. Theo quy hoạch, tuyến đường đê hữu Hồng (từ cầu Hồng Hà đến cầu Thanh Trì) và tuyến đê tả Hồng (từ cầu Thượng Cát đến cầu Thanh Trì) sẽ được xây dựng mới thành trục đường chính với quy mô 6-10 làn xe.
Khu vực R3-R4 có ranh giới ở phía đông là cầu Thăng Long và phía tây là cầu Thanh Trì. Phân khu này có quy mô dân số trên 181.000 người, tổng diện tích khoảng 686 ha.
Khu vực này được định hướng là khu vực đa chức năng với các công trình công cộng văn hóa, thương mại dịch vụ và các không gian cảnh quan thúc đẩy tiện nghi giải trí của đô thị ở khu vực bãi giữa, trục không gian lịch sử liên kết khu vực Hồ Tây – Cổ Loa.
Giao thông hai bên bờ sông khu vực R3-R4 sẽ được kết nối với 2 cây cầu được xây mới là cầu Tứ Liên và cầu Trần Hưng Đạo (quy mô 6 làn xe cơ giới, 2 làn hỗn hợp). Ngoài ra, thành phố cũng xác định xây dựng bổ sung giai đoạn 2 của cầu Vĩnh Tuy và nghiên cứu bổ sung, mở rộng cầu Thăng Long.
Khu vực R5 có phía bắc là cầu Thanh Trì, phía nam là cầu Mễ Sở, phía đông là đường đê và ranh giới giữa Hà Nội - Hưng Yên. Dân số tại đây dự kiến là 77.800 người, diện tích 1.687 ha.
Với địa giới hành chính chủ yếu thuộc quận Hoàng Mai và Gia Lâm, dân cư sinh sống tại đây chủ yếu làm nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, làng nghề trong đó nổi bật là làng gốm Bát Tràng.
Phần lớn diện tích 2 bờ sông thuộc khu chức năng R5 theo quy hoạch đều là vùng được phép phát triển đô thị. Trong đó, bờ hữu sông Hồng của khu R5 là bãi đất Hoàng Mai - Thanh Trì 1, Thanh Trì 2, có cảng Khuyến Lương được quy hoạch là cảng container kết hợp với cảng tổng hợp. Cảng Khuyến Lương cùng cảng Hà Nội được quy hoạch là 2 cảng chính trong đồ án phân khu sông Hồng.
Trong đồ án phân khu đô thị sông Hồng, Hà Nội cũng dự kiến nâng cấp, xây dựng mới các cảng địa phương theo quy hoạch bao gồm cụm cảng Chèm – Thượng Cát, cảng Tàm Xá, cảng Thanh Trì, cảng Bát Tràng.
Cảng hành khách và vị trí bến thủy phục vụ giao thông thủy trên sông Hồng sẽ được thực hiện theo dự án riêng và được nghiên cứu bố trí trong giai đoạn sau. Đồng thời, để kết nối giao thông 2 bờ sông tại khu chức năng R5, trong thời gian tới, Hà Nội dự kiến xây mới 2 cây cầu là cầu Ngọc Hồi và cầu Mễ Sở.
Quy hoạch là cơ sở pháp lý để thực hiện cải tạo chỉnh trang, tái thiết hệ thống dân cư hiện hữu được tồn tại, bảo vệ; bảo tồn các công trình di tích, kiến trúc có giá trị lịch sử, kết hợp khai thác quỹ đất phát triển mới tạo lập diện mạo cảnh quan đô thị hai bên sông Hồng. Nội dung này có ý nghĩa hết sức thiết thực để ổn định đời sống nhân dân khu vực ngoài đê, đáp ứng được mong mỏi nhiều năm nay.