绿道东起清华大学西门，沿颐和园路经圆明园、北京大学、畅春园，至海淀桥，沿四环辅路绿地向西南，过海淀公园、火器营桥至四海桥向西北，沿北坞村路绿地至万安东路交叉路口，向西南沿万安东路绿地至香山採集基地，进入基地向西南至玉泉山路绿地，向西至香泉环岛、香山路，向南沿香山南路至闵庄路，闵庄路北全线。

绿道项目用地还包括火器营桥以北、新宫门以南的昆明湖东路，部分昆玉河巡河道，新建宫门路，颐和园西门路，部分北坞公园、玉东公园、玉东郊野公园、丹青圃公园、香山採集基地用地。

三山五园绿道堪称是串联历史名园、景点最多的绿道。所谓三山五园，“三山”是指香山、玉泉山和万寿山，“五园”是指依三山而建的静明园、静宜园、清漪园（颐和园）及其附近的畅春园、圆明园。三山五园一词并非只指三座山和五个园，而是对本市西郊一带所有皇家行宫苑囿的总称。