Esta línea está diseñada para una velocidad de 350 kilómetros por hora y un tráfico exclusivo de viajeros.

El tramo Palencia Norte-Amusco incluye la construcción de una plataforma para alta velocidad y tráfico de viajeros que se desarrolla a lo largo de 20,79 kilómetros, de los que 18,25 serán de vía doble, 1,98 de vía única y 0,56 de transición.

El trazado atraviesa dos zonas muy distintas. Una primera parte, hasta aproximadamente la mitad del tramo, donde discurre por un terreno muy llano con numerosas infraestructuras existentes (ferrocarril, autovías, acequias, servicios y pasos a nivel.); y una segunda hasta el final del tramo donde se atraviesa un terreno más accidentado con tan solo afecciones puntuales a algunas infraestructuras (A67 y Canal de Pisuerga), salvadas con viaductos.

Este tramo de alta velocidad se contempla como prolongación hasta Reinosa de la LAV que conecta actualmente Madrid con Palencia, lo que permitirá extender los servicios de viajeros de alta velocidad hasta Cantabria.