Ulica rozpoczyna się w centrum miasta i odchodzi od południowo-zachodniego naroża tarnogórskiego Rynku. Z tego miejsca droga biegnie w kierunku południowym, by po 40 metrach skręcić w stronę zachodnią. Po kolejnych 60 metrach, na skrzyżowaniu z ulicami Dolną i Ratuszową, ponownie kieruje się na południe. Przecina plac Gwarków, krzyżuje się z ulicą Teofila Królika, a następnie – na oddanym do użytku w 2010 roku rondzie NSZZ „Solidarność” – z ulicami: Legionów i Kardynała Stefana Wyszyńskiego. Na tym odcinku stanowi drogę gminną klasy Z nr 270 049 S.
Przez następne 814 metrów jako droga powiatowa klasy G nr 3274 S przyjmuje ostatecznie kierunek południowo-zachodni. Mija m.in. kościół i cmentarz parafii św. Anny oraz cmentarz żydowski, po czym przecina ulicę Obwodnicę i staje się częścią drogi krajowej nr 78 (drogi jednojezdniowej klasy GP na odcinku Gliwice – Tarnowskie Góry). Mija dawną kolonię dla bezrobotnych przy ul. Szczęść Boże oraz Kolonię Staszica, a dalej przebiega przez położoną w dzielnicy Repty Śląskie miejscowość Nowe Repty. Tam ulica Gliwicka krzyżuje się m.in. z biegnącą w kierunku zachodnim (droga powiatowa nr 3221 S, łącząca Tarnowskie Góry z Ptakowicami) oraz kierującą się na wschód ulicą Stefana Żeromskiego (droga powiatowa nr 3305 S).