Старомарьинское шоссе относится к территории района Марьина Роща, в СВАО столицы. Начинается от Восьмого проезда Марьиной Рощи в северо-восточном направлении, заканчивается возле Семнадцатого проезда Марьиной Рощи. К восточной части шоссе прилегают Девятый и Десятый проезды Марьиной Рощи, так же шоссе пересекается с Одиннадцатым и Тринадцатым проездами Марьиной Рощи.
Несколько восточнее Старомарьинского шоссе пролегает Шереметьевская улица, которая тянется до улицы Сущёвский Вал. Северо-восточная часть Шереметьевской улицы проходит до Новомосковской и Аргуновской улиц.
В полутора километре от Старомарьинского шоссе протянулся проспект Мира. На юго-востоке от Старомарьинского шоссе, на пересечении проспекта Мира и улицы Сущёвский вал находится здание Рижского вокзала. Около вокзала расположено метро «Рижская». Расстояние между Старомарьинским шоссе и Рижским вокзалом насчитывает около двух километров. Возле вокзала так же располагается крытый продуктовый рынок и другие магазины.
На расстоянии одного километра семисот метров от Старомарьинского шоссе расположено здание Савёловского вокзала. На привокзальной площади размещается станция метро «Савёловская», а так же несколько восточнее вокзала находятся крупные торговые центры, вещевой ТЦ «Савёловский» и детский торговый комплекс «Совёнок». Возле вокзала, напротив железной дороги находятся торговые ряды.
Название Старомарьинскому шоссе было дано в 1922-м году по расположению в районе Марьина Роща, ранее описываемое шоссе называлось Старым шоссе, а ещё до этого в 1880-м году, называлось Марьинским шоссе, так и сложилось общее название, дошедшее до современности - Старомарьинское шоссе.
Изначально Марьинское шоссе примыкало к Бутырской заставе и тянулось около Марьиной рощи к селу Марьино. В 1851-м году траекторию Старомарьинского шоссе перерезала железная дорога – Курская и Белорусская соединительная ветка. В 1880-х годах стала застраиваться территория Марьиной рощи, в процессе застройки до села Марьино, была проложена новая дорога, сейчас это Шереметьевская улица. Застройка, дошедшая до наших дней на шоссе стала образовываться в 1960-х годах.
Протяжённость Старомарьинского шоссе составляет один километр, возле его границ находятся:
- Природный сквер.
- Четырнадцатиэтажное одно подъездное жилое здание.
- Поликлиника № 183.
- Четырёх этажное жилое здание.
- Двенадцатиэтажные жилые дома.
- Институт математики МГПУ.
- Семнадцатиэтажные жилые дома.
- Несколько многоквартирных жилых зданий.
- Строительная площадка.
- Десятиэтажное четырёх подъездное жилое здание.
- Школа № 1956.
В четырёхсот метрах от шоссе располагается торговый центр «Капитолий».
Старомарьинское шоссе хорошо озеленено, в жилом секторе находятся большие островки природной растительности. На Старомарьинском шоссе автобусное движение не организовано, маршрутки № 112м, 24м, 319м, автобусы №№ 12, 24, 19, 24к курсируют по Шереметьевской улице. Метро «Марьина Роща» размещается в километре, южнее Старомарьинского шоссе.