La avenida nace a partir de la Avenida Caseros, siendo una continuación de la Avenida Entre Ríos.

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Transcurre en dirección sur, sirviendo de límite entre los barrios de Parque Patricios y Barracas a lo largo de cuatro cuadras, entre su iniciación y la Avenida Amancio Alcorta. En estas cuadras se encuentra el Hospital Muñiz.

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Al cruzar la Avenida Amancio Alcorta se adentra completamente en el barrio de Barracas, pasando en cercanías de la Estación Buenos Aires del Ferrocarril Belgrano Sur, y las vías del Ferrocarril Roca que llevan a la Estación Sola.

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Antes de cortar la Avenida Iriarte, transcurre por medio del Parque Leonardo Pereyra.

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Termina en el Puente Victorino de la Plaza, cruzando el Riachuelo y siguiendo en la ciudad de Avellaneda con el nombre de F. Pienovi.

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Recibe el nombre de Dalmacio Vélez Sarsfield, quiera fuera un político argentino y redactor original del Código Civil.