Theo Công ty hữu hạn Tập đoàn Viện Khảo sát thiết kế số năm Đường sắt Trung Quốc (đơn vị tư vấn lập dự án), tuyến đường mới bắt đầu từ ga Lào Cai, theo hướng Đông qua 8 tỉnh, thành phố gồm: Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Hà Nội, Hưng Yên, Hải Dương, Hải Phòng với điểm kết thúc tại cảng Lạch Huyện (Hải Phòng).
Tuyến đường sắt này sẽ có tổng chiều dài gần 393km. Trong tổng chiều dài sẽ cải tạo tuyến đường sắt khổ hẹp (1.000mm) là 12,9 km và tuyến kết nối từ ga Hà Khẩu Bắc tới ga Lào Cai dài 5,664 km, tuyến kết nối đầu mối Hà Nội có chiều dài 6,793 km.
Nghiên cứu xây dựng tuyến đường sắt đi qua 8 tỉnh.
Đối với các nhà ga trên toàn tuyến sẽ có 37 ga, xây mới 96 cầu, 26 hầm tổng chiều dài 25,427km, cải tạo 1 hầm 72m, xây mới 1.084 hầm chui dân sinh. Tuyến đường này vượt đường sắt, đường bộ bằng giao cắt khác mức.
Đồng thời, toàn bộ tuyến đường đóng kín bằng lan can bảo vệ để đảm bảo ATGT đường sắt. Tiêu chuẩn kĩ thuật là đường đơn, cấp I, loại lực kéo điện, loại đóng đường tự động, tốc độ thiết kế 160km/h.
Điểm xuất của tuyến đường sắt này từ ga Lào Cai vượt sông Hồng, dọc theo cao tốc Nội Bài - Lào Cai đi theo hướng Nam sông Hồng về ga Đông Anh. Rời khỏi ga Đông Anh, tuyến đường vượt đường cao tốc Hà Nội - Thái Nguyên, về Yên Viên, vượt sông Đuống đến huyện Gia Lâm (Hà Nội), qua khu vực Hưng Yên, chạy dọc theo đường cao tốc Hà Nội - Hải Phòng qua địa bàn tỉnh Hải Dương. Về khu vực Hải Phòng, tuyến đường tiếp tục dọc theo đường cao tốc (không vào khu vực ga Hải Phòng hiện hữu), qua cầu Tân Vũ - Lạch Huyện tới cảng Lạch Huyện.
Song song với việc xây dựng tuyến đường sắt Lào Cai - Hà Nội - Hải Phòng sẽ cải tạo tuyến đường kết nối Hà Khẩu Bắc (Trung Quốc) đến Lào Cai và Lào Cai đến Hà Khẩu; xây dựng kết nối tuyến đường sắt khu vực Hà Nội với khu đầu mối Hà Nội.
Chia sẻ về dự án này, lãnh đạo Tổng công ty Đường sắt Việt Nam cho rằng: “Đối với tính khả thị của dự án này, sẽ tạo ra đường kết nối liên vận để vận chuyển hàng hoá. Nếu đi theo hướng tuyến hành lang chung với tuyến Yên Viên - Phả Lại - Hạ Long - Cái Lân, vừa tận dụng được tuyến đang làm dở, vừa kích thích phát triển kinh tế - xã hội vùng Quảng Ninh - Hải Phòng.
Về lâu dài nên làm đường đôi, khổ 1.435mm toàn tuyến. Tuy nhiên, trước mắt, chỉ cần làm đường đơn vì nguồn lực không có, hơn nữa nhu cầu vận tải chưa lớn. Dự báo sau năm 2035, nhu cầu tăng cao mới cần đến đường đôi.