Theo đó, phân khu đô thị sông Hồng có chiều dài 40km, trải dài 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 phân đoạn từ cầu Hồng Hà tới cầu Thăng Long (đoạn R1-R2): 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 của các quận, huyện Mê Linh, Đông Anh, Đan Phượng, Bắc Từ Liêm.
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 (cụm cảng Chèm).
Phân đoạn từ cầu Thăng Long đến cầu Thanh Trì (đoạn R3-R4): Là khu vực trung tâm của phân khu đô thị sông Hồng, với phía Bắc gồm các khu vực làng xóm đô thị hóa thuộc huyện Đông Anh, quận Long Biên và khu vực đất bãi được nghiên cứu xây dựng, phía Nam thuộc các quận nội đô như Tây Hồ, Ba Đình, Hoàn Kiếm, Hai Bà Trưng, Hoàng Mai, gồm đất ở đô thị với mật độ rất cao, đất bãi và khu vực bãi giữa.
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.
Phân đoạn từ cầu Thanh Trì đến cầu Mễ Sở (đoạn R5): Là không gian sinh thái trọng tâm của phân khu đô thị sông Hồng, với các khu vực nông nghiệp trồng rau màu, cây cảnh, các khu vực nuôi trồng thủy sản cùng các làng nông nghiệp truyền thống và các công trình di tích lịch sử.
Khu vực này được định hướng bảo tồn và khôi phục các giá trị tự nhiên và văn hóa phục vụ du lịch và phát triển các khu vực đa chức năng gắn với các hoạt động thương mại, dịch vụ, vận chuyển (cảng Thanh Trì, Bát Tràng), làng nghề Bát Tràng.
Ngoài ra, phân khu đô thị sông Hồng được định hướng quy hoạch có chức năng chính là không gian thoát lũ sông Hồng đoạn qua khu vực đô thị trung tâm được xác định tại Quy hoạch chung xây dựng Thủ đô Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050.