Además de la nueva conexión entre las dos estaciones, se va a construir una nueva estación, Sol-Gran Vía, con accesos directos a las líneas 1, 2, 3 y 5 de metro y al exterior, tanto en la Puerta del Sol como en la Red de San Luis. De esta manera, el eje de la Castellana y el centro e la ciudad quedarán unidos sin tener que realizar el actual transbordo en Atocha.

Las obras se han dividido en dos tramos, Atocha-Nuevos Ministerios y Nuevos Ministerios-Chamartín. El primero de ellos tiene como origen la propia estación de Atocha y transcurrirá por la Plaza de Antón Martín, hasta llegar a la nueva estación Sol- Gran Vía. De ahí, el túnel se desviará hacia Alonso Martínez, para llegar a Nuevos Ministerios, punto de partida del segundo tramo.

El proyecto fue anunciado por el minitro en septiembre del año 2000 y aprobado definitivamente en noviembre del pasado año. Las obras, que se prevé estén terminadas en junio de 2007, tendrán un coste total de 259 millones de euros