广州地铁六号线一期起点为广州西面的金沙洲地区的浔峰岗，高架跨过北环高速公路后沿金沙洲路中央往东南方向前进，分别设横沙、沙贝和河沙三站，于沙凤村东侧以白沙河大桥横跨珠江支流，连接到大坦沙岛。之后线路转向正南，由高架转入地下隧道，往南至双桥路侧的坦尾站，与五号线换乘。

　　线路下穿广三铁路后，斜穿珠江支流，于旧广州南站范围内的多宝路处设如意坊站。线路沿黄沙大道往南抵达大同路处的黄沙站，与一号线换乘。之后线路沿六二三路，穿过文化公园设文化公园站，然后经过人民南路，沿一德路设一德路站，然后抵达海珠广场与二号线换乘。

　　广州地铁六号线一期绕过广州解放纪念碑后设北京路站，然后依次经过泰康路、万福路、越秀南路后设越秀南站，穿过东华南路及大沙头路附近的一大片建筑物，抵达东山湖公园设东湖站，隧道下穿东山湖，折往东北方向，沿东山大街、龟岗大马路、署前路，抵达东山口站，与一号线再次换乘。

　　随后线路辗转沿农林下路往北，于区庄站与五号线再次换乘。之后线路以小半径曲线转入先烈中路、先烈东路，在中间分别设了黄花岗、沙河顶、沙河和天平架站，然后转入广州大道北、兴华路，与三号线北延段的燕塘站换乘。线路沿燕岭路往东北行进，于天河客运站与三号线换乘，最后沿天源路抵达终点站长湴站。