La longitud de la nueva línea, entre las estaciones de Chamartín y la Terminal T-4, será de 8,8 km. Las obras que ahora se licitan constituyen la parte principal del acceso, 6,9 km, y complementan las que actualmente está realizando el Administrador de Infraestructuras Ferroviarias (ADIF) en los primeros 1,9 km, en el marco de la remodelación de la cabecera norte de la estación de Chamartín.
La puesta en servicio de la línea permitirá la conexión directa de la estación de Chamartín con la Terminal T4 del aeropuerto Internacional de Madrid-Barajas en un tiempo de 5 minutos. 

La nueva infraestructura se divide en dos tramos: un primer tramo de cuadruplicación de la doble vía en  Hortaleza con una longitud aproximada de 2.200 metros, que va desde la conexión con las obras de remodelación de la cabecera norte de la estación de Chamartín, que actualmente esta ejecutando ADIF, hasta el cruce con la M-40. En este tramo, se construirá la estación de Manoteras. Se encuentra situada en la zona de cruce de la nueva línea de cercanías con el Metro ligero de la línea Pinar de Chamartín-Sanchinarro-Las Tablas y permitirá, además de dotar de accesibilidad a la zona, realizar el intercambio modal entre ambas infraestructuras.

Un segundo tramo consistente en una doble vía de nuevo trazado soterrado en su totalidad. La longitud del túnel es de 4,7 km, 2 de los cuales se construirán mediante pantallas y 2,7 en mina. En este tramo habrá un cruce bajo glorieta de la urbanización Parque de Valdebebas y una estación en e Valdebebas. Se trata de una estación subterránea situada en el lugar donde se encuentran la ampliación de los Recintos Feriales Juan Carlos I, la Ciudad Deportiva del Real Madrid y la Ciudad de la Justicia.

Una vez superado el ámbito del Parque Valdebebas la infraestructura cruza en túnel bajo el Arroyo de La Plata. Se proyecta en este punto un encauzamiento del arroyo que resuelve dicho cruce. A partir de este encauzamiento, la infraestructura queda resuelta mediante túnel en mina, superando así el cruce con el “Eje Norte-Sur” y los terrenos de AENA, conectando finalmente por el Sur con los muros pantalla ya ejecutados en la cabecera Sur de la estación de Barajas.