Theo báo cáo nghiên cứu khả thi, gồm thiết kế kỹ thuật tổng thể (FEED) do công ty cổ phần Đầu tư địa ốc Đại Quang Minh lập, tuyến đường sắt Thủ Thiêm - Long Thành có chiều dài khoảng 46,44km, bắt đầu từ khu vực phía đông ga Thủ Thiêm thuộc tuyến Bến Thành - Thủ Thiêm, phường Bình Trưng, TPHCM, và kết thúc tại depot Cẩm Đường, xã Xuân Đường, TP.Đồng Nai.
Trong tổng chiều dài tuyến, khoảng 11km đi ngầm, 34,5km đi trên cao, phần còn lại là các đoạn chuyển tiếp và đi trên mặt đất.
