Является продолжением улицы Комдива Орлова и Ботанической. В пределах города пролегает до МКАД строго на север, дальше она становится уже и поворачивает на северо–восток, миную Челябинское шоссе, поселки Ховрино и Вёшки, становясь грунтовой дорогой, а заканчивается на 5–м километре Осташковского шоссе. Алтуфьевское шоссе проходит через районы: Лианозово, Бибирево, Алтуфьевский, Отрадное.
На месте Алтуфьевского шоссе раньше была дорога, которую построили в 1914 году. Строительство шло на средства немецкой семьи Вогау – промышленники, входящие в то время в десятку самых богатых российских семей. И называлась тогда эта дорога шоссе Вогау. Свое современно название шоссе получило от села Алтуфьево, потому что дорога соединяла село с Москвой. Село вошло в состав столицы в 1960 году.
В 1975–1977 годах провели реконструкцию шоссе, его расширили и выпрямили, а также здесь построили путепроводы. А рядом с шоссе началось массовое строительство, которое продолжается и в наши дни. Сегодня Алтуфьевсое шоссе – это оживленная магистраль, которая пользуется большой популярностью. Но при этом она не так загружена как другие центральные дороги. В связи с этим вдоль шоссе идет активно строительство современных коттеджных поселков.
На шоссе сохранилось несколько памятников архитектуры. На Алтуфьевском шоссе во Владыкине стоит храм Рождества Пресвятой Богородицы. Этот храм построил в 1770 году граф Разумовский, а в середине 19 века здание очень обветшавшей церкви на средства Г. М. Толоконникова построили заново. Храм не закрывался даже в советские времена, в это время отреставрировали иконостас.
В районе Лиазаново на Алтуфьевском шоссе находится комплекс памятников архитектуры 18–19 веков, который представлен усадьбой Алтуфьево и церковью Креста Господня. Первая церковь здесь была построена около 1678 года. В 1767 году И.И. Вильяминов заложил господский дом в стиле барокко, давно утраченный парк и новый каменный храм. Усадьба несколько раз перестраивалась, современный свой вид она приобрела в 1849 – 1861 годах. Последним владельцем дома до 1917 года был Г. Лианозов, чьим именем назвали этот район.
Другие примечательные дома на Алтуфьевском шоссе: