Theo tờ trình, thành phố sẽ có nhiều nội dung trong định hướng phát triển không gian toàn đô thị với đô thị trung tâm; thành phố phía Tây và các đô thị vệ tinh; các thị trấn sinh thái.
Riêng về thành phố phía Tây, phạm vi nghiên cứu bao gồm đô thị Hòa Lạc và đô thị Xuân Mai, nghiên cứu phát triển mở rộng ra đến sông Tích, sông Bùi, là thành phố khoa học công nghệ và giáo dục đào tạo với hướng hiện đại, sinh thái, cao - thấp tầng.
Cùng với đó, thành phố có quy mô khoảng 251 km2, dân số đến năm 2045 khoảng 1,2 triệu người. Đất xây dựng đô thị khoảng 135 km2, dân số khoảng 1,08 triệu người. Khu vực ngoại thị khoảng 116 km2, dân số khoảng 0,12 triệu người. Tính chất là thành phố khoa học công nghệ và giáo dục đào tạo.
Thành phố Hà Nội cũng định hướng đô thị Hòa Lạc là trung tâm đầu não về khoa học kỹ thuật công nghệ cao, trung tâm đào tạo, giáo dục chất lượng cao; là thành phố của những trung tâm nghiên cứu, các trường đại học, trung tâm thí nghiệm, nhấn mạnh công nghệ số, trí tuệ nhân tạo, ứng dụng và chuyển giao công nghệ đi cùng các chính sách hỗ trợ ưu tiên thu hút nhân lực chất lượng cao và doanh nghiệp đến làm việc và sinh sống.
Đô thị Xuân Mai định hướng phát triển là trung tâm giáo dục, nghiên cứu và các dịch vụ hỗ trợ giáo dục như trung tâm hỗ trợ khởi nghiệp, trung tâm hỗ trợ nghiên cứu, lab cộng đồng, trung tâm dịch vụ… Một phần thành phố dự kiến phát triển trung tâm nghiên cứu và phát triển công nghệ sinh hóa phẩm phục vụ cho Hà Nội, khu vực vùng đồng bằng sông Hồng, vùng Trung du và miền núi phía bắc.
Trên cơ sở đó, sẽ hình thành đô thị thông minh, là thành phố khoa học, nơi tập trung trí tuệ và công nghệ tiên tiến, tiếp thu trình độ khoa học và công nghệ quốc tế, trung tâm đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao.
Các đô thị vệ tinh trong khu vực gồm Sơn Tây (đô thị văn hóa lịch sử, du lịch nghỉ dưỡng) và Phú Xuyên (đô thị công nghiệp, đầu mối giao thông và trung chuyển hàng hóa).
Thành phố phía Bắc (khu vực Đông Anh, Mê Linh, Sóc Sơn) nghiên cứu định hướng với chức năng đô thị dịch vụ, hội nhập quốc tế gắn với Cảng hàng không cửa ngõ quốc tế Nội Bài, hành lang kinh tế quốc gia gắn với trục động lực phát triển Nhật Tân - Nội Bài; tính chất, chức năng chính là đô thị thông minh. Một số khu vực được phép phát triển cao tầng, hiện đại, xanh, kết hợp bảo tồn, phát huy giá trị khu di tích Cổ La, sông Thiếp.
Tổng diện tích thành phố khoảng 633 km2, bao gồm toàn bộ địa giới hành chính các huyện Đông Anh, Sóc Sơn và Mê Linh. Quy mô dân số đến năm 2045 khoảng 3,25 triệu người, bao gồm đất xây dựng đô thị khoảng 385 km2, dân số khoảng 2,92 triệu người; khu vực ngoại thị khoảng 248 km2, dân số khoảng 0,33 triệu người. Tính chất là thành phố dịch vụ, hội nhập quốc tế, gồm 45 phường và 24 xã.
Vị trí đề xuất trung tâm thành phố, dự kiến tại khu vực phía nam Cảng hàng không quốc tế Nội Bài, có vị trí thuận lợi gần các trung tâm lớn như Smart City, TT Hội chợ triển lãm quốc gia, khu di tích Cổ Loa.
Thành phố Hà Nội cũng dự kiến khai thác lợi thế Sân bay quốc tế Nội Bài, tạo dựng hình ảnh đô thị mới hiện đại phía bắc sông Hồng gắn với dịch vụ cấp vùng Cảng hàng không quốc tế Nội Bài và các khu công nghiệp thành một khu vực phát triển thương mại, logistics và trung chuyển hàng hóa quốc tế.
