Élément majeur de ce plan, ce maillon débutait à Auteuil, dans le prolongement de l'autoroute A13. Elle rentrait immédiatement en souterrain, suivant les emprises de l'ancienne Ligne de Petite Ceinture, jusqu'au niveau du jardin du Ranelagh. Là, elle réobliquait vers le sud, pour ressortir à Passy, à côté de la maison de Radio-France. Là, elle s'échangeait avec la voie sur berge rive droite, traversait la Seine par un nouveau pont (l'actuel pont du RER C devant être détruit), et s'échangeait avec la voie sur berge rive gauche. Il est à noter que le quartier Front de Seine, construit à la même époque, avait prévu cette autoroute : la place de Brazzaville est évasée sur les quais, là où elle devait accueillir l'échangeur. L'autoroute traversait donc cette place et rejoignait le boulevard de Grenelle, qui était transformé en autoroute, la circulation locale étant rejetée sur des voies latérales. Un échangeur était prévu au niveau de la station Dupleix. L'autoroute suivait ensuite les boulevards jusqu'à Montparnasse, après un échangeur à Cambronne. À Montparnasse, un nœud routier devait être construit entre la voirie locale, la pénétrante Vercingétorix et la rocade Saint-Lazare-Montparnasse. Elle rejoignait ensuite la place Denfert-Rocherau et la radiale Denfert par la rue Froidevaux, après s'être échangée avec l'Avenue du Maine. Après Denfert, elle reprenait les boulevards jusqu'à l'Axe Nord-Sud place d'Italie, sans échangeurs entre les deux. Ce fut certainement le gigantisme de ce projet qui causa sa perte, les travaux étant bien trop lourds, l'essence trop chère, l'opposition trop oppressante.
Ce projet est peut-être le plus délirant. Dans le prolongement direct de la rocade NO, elle devait s'enfoncer profondément dans la capitale, longeant la rue d'Anjou à l'est pendant près de 1 km et à ciel ouvert. L'entaille crée était énorme. Pêle-mêle, elle devait ainsi passer à 100 m de la Madeleine, de la rue Royale et du Crillon, et à 300 m de l'Élysée. Elle s'échangeait avec l'avenue Gabriel, puis rentrait en tunnel au niveau des Champs-Élysées. Elle passait ensuite sous la Seine et le Quai d'Orsay, avant de s'échanger avec la surface au niveau de l'Esplanade des Invalides. Trois autres échangeurs, également souterrains, étaient prévus Avenue de Tourville, rue de Sèvres et rue de Vaugirard. Elle rejoignait la rocade 16e-RG et la radiale Vercingétorix à Montparnasse. À nouveau, l'abandon de la rocade NO entraîna celui de ce projet, qui était également extrêmement impopulaire.
La radiale Denfert n'était pas un élément majeur de ce plan, mais elle avait été prévue dès la fin des années 1950. En étudiant la géométrie de l'échangeur BP/A6a, on remarquera en effet des voies non affectées et depuis condamnées. Après le Boulevard périphérique, l'autoroute devait s'engouffrer dans le parc de la cité universitaire pour longer le viaduc du RER B. Elle devait border ensuite l'hôpital Sainte Anne pour enfin parvenir place Denfert-Rocherau, où elle retrouvait l'Axe 16e-RG. Aucun échangeur n'était prévu. Ce maillon d'importance moindre a été l'une des premières victimes de l'abandon du plan, son objectif n'étant en effet que d'amener l'automobile plus loin dans Paris.
La radiale Vercingétorix est particulière à plus d'un titre, car elle connut un début de réalisation, mais ce fut aussi sa chute qui entraîna celle de l'autoroute qui l'amenait aux portes de la capitale, mais non l'inverse. Son tracé n'avait rien de bien compliqué : il devait relier la partie sud de l'autoroute A10 à la porte de Vanves en empruntant l'emprise de la ligne de chemin de fer inachevée Paris - Chartres par Massy et Gallardon, longer les voies SNCF jusqu'à l'actuelle place de Catalogne, où elle rencontrait l'axe 16e-RG et la rocade. Deux échangeurs étaient prévus : boulevard Brune et rue d'Alésia. Vers 1970, l'A10 paraissant bien lancée, les premières destructions se firent dans Paris le long de la rue Vercingétorix. Plus loin, à Malakoff, l'École supérieure d'électricité était transférée à Gif-sur-Yvette. Vers 1972, juste avant le début des travaux, le projet se bloqua, en grande partie à cause des riverains. Ce coup d'arrêt se répercuta ensuite sur l'autoroute A10, qui dut faire un angle droit à Palaiseau, faute de prolongement, emprunter l'A87 (abandonnée), et se raccorder à l'A6, qui fut elle-même doublée. L'échangeur en croix à quatre niveaux prévu dans la vallée de Palaiseau a été en partie réalisé. Cela explique l'aménagement bizarre de ce grand échangeur mort-né et ses «sorties» qui vont tout droit en voie de gauche.
La situation resta incertaine jusqu'en 1977-78, où l'idée de la pénétrante fut définitivement abandonnée, emportant ainsi le reste de l'A10 dans son sillage. Les emprises résultant des destructions ont été remplacées rue Vercingétorix par une multitude de squares.
En banlieue, c'est finalement le TGV Atlantique qui occupera la plateforme de la ligne de chemin de fer Paris - Chartres via Massy.