เนื่องจากเป็นการพัฒนาโครงการขนาดใหญ่และมีผลกระทบต่อประชนในวงกว้าง กรมทางหลวงได้ดำเนินการออกแบบสายทางเพื่อลดผลกระทบต่อประชาชน และสิ่งแวดล้อม โดยรายงานการวิเคราะห์ผลกระทบสิ่งแวดล้อม (EIA) ได้รับความเห็นชอบจากคณะกรรมการสิ่งแวดล้อมแห่งชาติเมื่อปี พ.ศ. 2549
แต่เนื่องจากช่วงที่ผ่านมาสภาพแวดล้อมในพื้นที่โครงการได้เปลี่ยนแปลงไปจากเดิม ดังนั้น ในปี พ.ศ.2559 กรมทางหลวงจึงได้ว่าจ้างบริษัทที่ปรึกษา ให้ดำเนินการทบทวนรายงานการวิเคราะห์ผลกระทบสิ่งแวดล้อม โครงการทางหลวงพิเศษระหว่างเมือง สายบางปะอิน-นครราชสีมา เพื่อทบทวนรายละเอียดโครงการในส่วนที่มีการเปลี่ยนแปลงสาระสำคัญไปจากรายงาน EIA เดิม โดยผลการศึกษาดังกล่าวได้รับความเห็นชอบจากคณะกรรมการสิ่งแวดล้อมแห่งชาติแล้ว ในปี พ.ศ. 2560