主线收费站是设立在高速公路主干道上的收费站。封闭式收费系统通常在高速公路两端各设一个主线收费站，其他收费站位于匝道上。开放式收费系统的收费站或主线/匝道栏棚式主线收费站，则会在高速公路上每隔一定距离设置一座双向收费站。
主线收费站的收费车道数量对其投资规模有着重要影响。由于高速公路交通量较大，主线收费站的收费车道数量相对较多。为了确定既能节约投资和土地资源，又能满足高速公路近期和远期交通流量的最佳车道数量，需要进行深入的研究。在中国，通常采用《日本高等级公路技术规范》第四册308页介绍的方法来计算收费车道的数量。这种方法包括确定预测年份、年平均日交通量（ADT）、K和D值，以及设计小时交通量（DHV）。随后，通过设定服务时间和服务水平，可以得出所需的收费车道数量。通常默认的参数包括K=0.12，D=0.6，以高速公路建成后第15年的预测交通量控制收费广场的路基建设，第20年的预测交通量控制收费广场的用地建设，入口服务时间为6秒，出口服务时间为14秒，平均等待车辆数为1辆。
主线收费站的位置选择至关重要，因为它不仅关系到驾驶员能否尽早看到收费站，还涉及到收费站不应设置在排水条件不佳的凹形竖曲线下方。根据《公路路线设计规范》（JTJ001-94），主线收费站的设置位置应满足一定的技术要求。尽管如此，考虑到公路的养护管理，收费站的具体位置还需要综合考虑。
这是一种常见的布设形式，其中两个方向的收费广场沿着路中心线至少相距120米以上，每个方向分别形成一个独立的收费站。如果采用的是不停车收费方式，那么在正线上实现不停车收费。如果是停车收费方式，则驾驶员需要驶入平行于高速公路的服务区车道，在栏栅式收费站完成缴费。具有有效电子标签的车辆可以直接通过收费站。这种布设形式的优点是可以显著缩小收费广场的宽度，但同时也导致收费站数量翻倍，从而增加了建设和运营成本。
在这种布设形式中，主线收费站的一侧被改造为与主线同向的正常车道数，而另一侧的空间则用于反向的收费车道。整个线路仅在一侧实施单向收费（费率提高一倍）。这种方式的优点是取消了非收费方向的收费延误，而收费方向的收费车道容量至少增加了一倍，超过了主线的容量，使得收费站不再成为公路的瓶颈。但是，这种方式可能导致收费方向的交通量下降，从而减少了通行费收入，违背了“使用者付费”的原则。另一方面，非收费方向的交通量可能会增加，从而导致
单向交通拥堵的情况更加频繁。
这种布设形式类似于单向收费，但有所不同的是，它保持了双向收费，只是双向收费站错开，而且用路人每隔一个收费站才缴纳一次费用（费率提高一倍）。这种方式除了具备单向收费的优点之外，还能防止用路人逃费的行为，从而减少短收费的发生，同时保持了双向收费的需求水平。然而，同样也可能出现最小转弯半径不足、收费站下游车流并入的渐变段长度不足等问题。
分支收费方式是在收费站设置一部分车道作为普通车道，而在收费站下游或上游大约90米至135米的地方再设置一个分支收费站，以便部分车辆在那里缴费。这种方式的优点是可以减少收费站横向扩展造成的转弯半径问题，同时允许车辆快速通过，增加收费站的容量，减少交通事故的发生。然而，这种方式可能会略微增加用地面积，因为分支收费站会向后或向前延伸。