Začiatok cestnej komunikácie je na križovatke s cestou I/2 pri Lozorne, odkiaľ pokračuje cez Jablonové do Perneku, kde sa nachádza križovatka s cestou II/503. Ďalej cesta II/501 vedie Rohožníkom (križovatka s III/1113) a Sološnicou (križovatka s III/1091). Potom sa mimo obcí križuje s cestami III/1110, III/1111 a III/1291. Nasleduje Cerová (III/1166) a Jablonica s križovatkou s cestou I/51. V tejto obci je II/501 veľmi krátky úsek v peáži s I/51, no po necelých 600 metroch sa od nej odpája. Potom sa cesta križuje s cestami III. triedy (III/1151 a III/1149). Cesta II/501 končí v Brezovej pod Bradlom na križovatke s II/499, ktorej predchádza križovatka s cestou III/1202.