Im Zuge der Arbeiten wurde ein Teilabschnitt von etwa 20 Kilometern der bestehenden A4 durch eine 22,5 Kilometer lange Neubaustrecke ersetzt, die Eisenach und das Naturschutzgebiet Hörselberge umfährt. Weitere zwei Kilometer der bestehenden Strecke wurden bei laufendem Verkehr auf sechs Spuren verbreitert.
Im Rahmen des Neubaus sind zudem drei Talbrücken, 16 Autobahnbauwerke sowie 5 Überführungsbauwerke entstanden. Darüber hinaus wurden zwei Parkplätze mit WC-Anlagen, 16 Regenrückhaltebecken und auf einer Länge von 5,5 km Lärmschutzeinrichtungen errichtet.
Von dem zu ersetzenden Teilstück der A4 wurden zehn Kilometer zur Bundesstraße zurückgestuft und als Ortsumgehung für Eisenach genutzt. Die übrigen zehn Kilometer zwischen den Orten Wutha- Farnroda und Sättelstädt wurden komplett zurückgebaut.
Die Bauarbeiten wurden von der Bau-Arge im Oktober 2007 aufgenommen und bereits im Herbst 2010 weitgehend abgeschlossen. Schon im Januar 2010 wurde der Großteil der Umfahrung Hörselberge in Betrieb genommen.
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