El proyecto, que contempla la construcción de plataforma y vía en ancho internacional (UIC), cuenta con un presupuesto de licitación de 285,6 millones de euros y un plazo máximo de ejecución de 32 meses. Las obras serán licitadas por el Administrador de Infraestructuras Ferroviarias (ADIF), entidad pública empresarial dependiente del Ministerio de Fomento.

El tramo tiene una longitud de 7,3 km, de los cuales 6,9 discurren soterrados. La mayor parte de la excavación se ejecutará con tuneladora, salvo un pequeño tramo inicial que se realizará mediante el método alemán, y la parte final (junto a Chamartín), que se construirá en mina.

El trazado se inicia en Méndez Álvaro y posteriormente atraviesa la glorieta del Emperador Carlos V, alcanzando el eje de la calle Alfonso XII.

El túnel se mantiene centrado bajo este vial y la calle Serrano hasta la plaza de la República Argentina, donde se pierden las alineaciones referentes del viario norte-sur y el trazado se ajusta al planeamiento urbanístico vigente, que prevé un nuevo vial entre la calle de Francisco Suárez y la Mateo Inurria. Finalmente, se alcanza la cabecera sur de la estación de Chamartín.