Пролегает от Дарницкой площади до Харьковской площади.
Возникло в 1930-х годах, начальная часть (до Новой Дарницы) представляла собой безымянную незастроенную дорогу — часть Старой Бориспольской дороги, заключительная часть (от нынешней ул. Симферопольской до Харьковской площади) состояла из двух улиц — Новой 41-й и Русановской. В 1950-е годы на основе существующих улиц была проложена автомагистраль в сторону Харькова, которую начали называть современным названием. Официально название Харьковское шоссе имеет с 1959 года.
К Харьковскому шоссе примыкают: Пражская улица — бульвар Ярослава Гашека — переулок Лобачевского — улица Фанерная — путепровод через железную дорогу — улицы Привокзальная — Тепловозная — Здолбуновская — Михаила Кравчука — Симферопольская — Юрия Литвинского — Тростянецкая — Брацлавская (Абая Кунанбаева) — Владимира Рыбака — Томашпольская — Молочанский переулок — Молочанская улица — переулки Загородный — Диканьский — улицы Грузинская — Архитектора Вербицкого — переулки Грузинский — Армянский — Армянская улица — переулки Харьковский — Черниговский — улица Братов Чибинеевых — проспект Николая Бажана.
Примечание. Трамвайный маршрут № 29 проходит по всей длине Харьковского шоссе: до ул. Привокзальной — непосредственно по шоссе, далее — по проходящим параллельно шоссе улицам Ялтинской, Дениса Антипова. Ташкентской.