Kantatie 78 alkaa Oulujärven pohjoispuolelta Paltamon keskustasta. Tie kulkee vaaramaisemien halki Puolangalle. Puolangalta tie jatkuu tämän kätkön kautta Hirvaskoskelle ja edelleen Pudasjärvelle. Hirvaskosken ja Pudasjärven välinen 16 kilometrin osuus on yhteistä valtatien 20 kanssa. Pudasjärveltä kantatie 78 kääntyy pohjoiseen ja jatkuu enimmäkseen tasaisen korpimaaston läpi Ranuan keskustaan. Ranualta tie jatkuu Rovaniemen keskustan itäpuolelle, Ounasjoen rannalle.
Vuonna 1938 kantatieksi 78 nimettiin Rovaniemen ja Pudasjärven välinen tie. Tie ei vuosikymmeniin noussut kunnossapitoluokituksessa kovin ylös; vielä vuonna 1970 se oli kokonaan soratietä. 1970-luvun alkupuolella tietä kuitenkin uusittiin ja se sai Ranuan ja Pudasjärven välillä kokonaan uuden linjauksen. Vanha tie kulki pääosin jokivarsia Ranualta Kuhan, Petäjäjärven ja Siuruan kautta Pudasjärvelle, nykyisiä teitä 941, 858, 18824, 18809 ja 855. Numero 78 sai jatkoa, kun 1970-luvun puolessa välissä maantie Pudasjärven Hirvaskoskelta Puolangan kautta Paltamoon numeroitiin kantatieksi 78. Rovaniemellä tie siirtyi vanhalta Ounaskosken yhdistetyltä maantie- ja rautatiesillalle uudellen reitille, kun Kemijoen ylittävä 320 metriä pitkä Jätkänkynttilä-silta avattiin liikenteelle syyskussa 1989.