Ulica je situovaná zhruba v smere západ-východ.
Na západnom konci nadväzuje na Prievozskú ulicu v blízkosti mimoúrovňového križovania s Bajkalskou ulicou.
Na východnom konci prechádza do Popradskej ulice.
V celej svojej dĺžke je Gagarinova ulica koncipovaná ako nedelená štvorpruhová komunikácia s dvomi pruhmi v každom smere.
Okrem vnútormestskej dopravy ulica slúži hlavne ako výpadovka a napojenie na diaľnicu D1.
Po celej dĺžke ulice je zriadená trolejbusová trať, ktorá je súčasťou vetvy na Dolné Hony v mestskej časti Vrakuňa.
Úsek Prievozská ulica - Tomášikova ulica
V tomto úseku ulica predstavuje hranicu medzi miestnou časťou Trávniky na severnej strane a miestnou časťou Prievoz na južnej strane.
Úsek Tomášikova ulica - diaľnica D1
V tomto úseku ulica predstavuje hranicu medzi miestnou časťou Pošeň na severnej strane a miestnou časťou Prievoz na južnej strane.
Úsek diaľnica D1 - Popradská ulica
V tomto úseku ulica predstavuje hranicu medzi mestskou časoťu Vrakuňa na severovýchodnej strane a miestnou časťou Prievoz na juhozápadnej strane.
