Đây là tuyến sẽ được xây dựng là đường sắt đôi, bảo đảm cho tàu có thể chạy với tốc độ 200 km/h, nhưng cơ sở hạ tầng có thể đáp ứng tốc độ 350 km/h. Khi hoàn thành, hành trình Hà Nội - Vinh sẽ được rút xuống chỉ còn 2 giờ (nếu chạy tốc độ 200 km/h) và 1 giờ 34 phút (tốc độ 350 km/h). Chiều dài toàn tuyến là hơn 283 km gồm 6 ga chính trên.

Trong đó đoạn qua Hà Nội sẽ sử dụng đường sắt hiện tại ở phía Tây nhằm giảm thiểu được xung đột. Đoạn qua Hà Tây sẽ cách xa đường sắt hiện tại và giảm thiểu giao cắt với quốc lộ 1, khu vực đông dân cư và nhà máy. Đoạn qua Hà Nam sẽ quy hoạch hướng tuyến gần với đường bộ cao tốc và xây dựng ga mới ở phía đông ga Phủ Lý hiện tại. Đoạn qua Nam Định sẽ xây dựng ga bên ngoài phía Tây ga Nam Định.

Đoạn qua Ninh Bình sẽ chạy song song với đường bộ cao tốc về phía Đông khu quy hoạch đô thị của Ninh Bình và chạy vòng điểm du lịch hồ Đồng Thái. Đoạn qua Thanh Hóa sẽ chạy về phía Tây khu đô thị Thanh Hóa để tránh ảnh hưởng đến khu vực động dân cư và địa danh lịch sử. Đoạn qua Nghệ An sẽ chạy về phía Tây của khu quy hoạch đô thị TP Vinh. Đoạn Hà Tĩnh cũng quy hoạch hướng tuyến về phía Tây của đường vành đai đô thị Hà Tĩnh.