Se sitúa en el barrio y distrito de Campanar, el cual atraviesa de sur a norte, al este del casco histórico del antiguo poblado de Campanar.
Dispone de 4 carriles en sentido norte y 3 carriles (más un carril bus) en sentido sur en su primer tramo (desde el puente de Ademuz hasta el cruce con la avenida de Campanar), junto con 2 carriles más en cada sentido en las vías de servicio laterales.
Desde este cruce en adelante dispone de 3 carriles en cada sentido que se convierten en túnel bajo la avenida del General Avilés, y los mismos 2 carriles de antes en las vías de servicio laterales.
Lleva el nombre del Venerable papa italiano Pío XII, cuyo papado fue de 1939 a 1958.
Ya en la segunda mitad del siglo XX, la avenida quedó dentro del núcleo urbano de la ciudad con el crecimiento de Valencia hacia el norte y el oeste.