我国有4个直辖市（上海、北京、天津、重庆），它们的面积、人口、地理环境、经济等不同，因而其高速公路里程的差异也较大。面积对高速公路里程的影响是最基础的，因为作为基础设施的高速公路，其规划、建设均在一定的行政区域内。光有面积还不行，因为高速公路为人口、经济服务。同时，高速公路的建设还与地理环境（特别是地形）有关。
一般而言，面积较大，人口较多，经济较发达，地形较平坦的城市。其高速公路里程较长，那么，4大直辖市的高速公路里程怎么样呢？
上海：900千米。上海位于我国华东地区，土地面积6340.5平方千米，是我国面积最小的直辖市。不过，上海是我国南北海岸线的地理中心，长江在这里汇入东海，使上海拥有滨海临江的区位优势。在海运、内河航运比较盛行的今天， 上海最初凭借这一优势，成为辐射数省市的商品集散地，进而成为全国的经济、金融中心。
由于经济发达，上海的基础设施走在全国前列，包括高速公路，其首条通车的高速公路为沪嘉高速。沪嘉高速编号为S5，是一条连接上海中心城区与嘉定区的省级高速公路，东南起自中环路与真北路交叉口，西北至叶城路与博乐南路交叉口，全长18.5千米，于1988年10月31日通车，是大陆第一条通车的高速公路。
截止2020年，上海高速公路里程为900千米。上海城区常住人口、经济、综合实力在直辖市中位居第一，平原占比也最大，可由于面积较小，其高速里程不及其他3个直辖市。不过，上海高速公路密度（高速公路密度为高速里程与土地面积之比）约0.14千米/平方千米，是全国高速公路密度最大的直辖市。
北京：1174千米。北京是北方第一大城市，土地面积16410平方千米，城区常住人口、经济均仅次于上海。北京地形较为复杂，山地、丘陵、岗地、平原兼有，以山地丘陵为主，约占总面积的62%，平原面积约6200平方千米，比上海略小。北京平原主要分布在中南部，北京中心城区即坐落在这里，集中了北京大部分常住人口、经济。
截止2020年，北京高速公路里程为1174千米，高速公路密度约0.07千米/平方千米。北京是全国的交通枢纽，其高速公路多为以“G”开头的国家高速，以北京中心城区为中心，向哈尔滨、上海、广州、昆明、拉萨等城市呈放射状。
天津：1296千米。天津是北方沿海地区的经济中心，土地面积为11966.5平方千米，地处华北平原东北部，地形以平原为主，平原面积约11129.31平方千米，约占总面积的93%。天津地处北京东南，为北京，及东北地区前往华东、华南沿海地区的交通要道，辖区内高速多为北京、东北方向而来。
截止2020年，天津高速公路里程为1296千米，高速公路密度约0.11千米/平方千米，主要线路有京沪高速、京津塘高速、京津高速等。
重庆：3400千米。重庆地处多山的西南地区，坐落在四川盆地东部，土地面积82402平方千米，约是上海的13倍，2020年常住人口3205.42万人，为全国面积最大、人口最多的直辖市。不过，重庆也是全国平原面积最小的直辖市，重庆地形以丘陵、山地为主，河谷平地仅占2%，面积约1648.04平方千米。
截止2020年，重庆高速公路里程约3400千米，高速公路密度约0.04千米/平方千米。重庆有近30条高速公路，大多为东北－西南走向，与山脉平行，如沪蓉高速、沪渝高速、包茂高速、潼荣高速等。