G312国道起点为上海市黄浦区，终点为新疆维吾尔自治区霍尔果斯市。它依次经过上海、江苏、安徽、河南、陕西、甘肃、宁夏、新疆等多个省级行政区 。
在上海，途径市区相关路段。进入江苏后，经过苏州、无锡、常州、镇江等城市。于安徽境内穿过滁州、合肥、六安等地。在河南会路过信阳、南阳等区域。陕西段经过商洛、西安、咸阳、宝鸡等。甘肃境内经过天水、定西、兰州、武威、金昌、张掖、酒泉、嘉峪关等城市。宁夏经过固原等地。最后在新疆经过哈密、吐鲁番、乌鲁木齐、石河子、奎屯、霍尔果斯等。
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