La Segunda Concesión de la Ruta 5 entre Los Vilos-La Serena tiene una extensión de 244,5 km, que incorpora el desarrollo de un nuevo tramo urbano de 16 km, entre La Serena y Coquimbo. Este contrato actualmente está en etapa de construcción de manera simultánea a la primera concesión de la ruta, que se encuentra operando el tramo interurbano (entre Los Vilos y Coquimbo) y que finaliza el 15 de diciembre de 2022.

La Conurbación o tramo urbano considera una autopista con calzadas expresas de tres pistas por sentido (considera 4 sectores en trinchera) y calles de servicios de dos pistas por sentido en ambos costados. La obra incluye también pasarelas peatonales para la conexión transversal, aceras, mobiliario urbano, sistema de iluminación cumpliendo la normativa vigente de contaminación lumínica, paisajismo, señalización, demarcación y seguridad vial, saneamiento y drenaje, entre otros. Este tramo no contempla el cobro de peajes.

El tramo interurbano, que corresponde a la actual Ruta 5, aumentará sus estándares de servicio a través de la rehabilitación y mejoramiento de la calzada preexistente y la rectificación del trazado, lo que permitirá transitar a 100 km y 120 km en la mayor parte de la autopista. Asimismo se implementará un sistema mixto de pago de peajes, que considera de pórticos de telepeaje (free flow) y cabinas manuales, el desarrollo de cuatro nuevos puentes (Huentelauquen Oriente, Limarí Poniente, Quebrada Seca y Almendro oriente), seis nuevas pasarelas y un enlace.