Tuyến đường sắt cao tốc Nha Trang - TP Hồ Chí Minh khởi đầu tại TP Hồ Chí Minh, đi qua các tỉnh Đồng Nai, Bình Thuận, Ninh Thuận và Khánh Hoà. Trên toàn tuyến có 6 nhà ga và 2 ga mới đều ở tại Khánh Hoà và TP Hồ Chí Minh. Tiêu chuẩn thiết kế áp dụng đối với đường cấp 1 và đường cao tốc, có thể chạy tàu với vận tốc 350 km/h.

So với tuyến đường sắt Thống Nhất, tuyến này chạy thẳng từ Thủ Thiêm - Long Thành - Tân Nghĩa - Phan Thiết, không nối vào ga Hòa Hưng, không đi qua địa phận tỉnh Bình Dương và thành phố Biên Hòa, Đồng Nai

Đây là dự án hỗ trợ kỹ thuật được thực hiện từ nguồn vốn viện trợ không hoàn lại của Chính phủ Hàn Quốc. Đoạn đường sắt này nằm trong tổng thể của tuyến đường sắt cao tốc từ Hà Nội đi TP Hồ Chí Minh đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt.