La nouvelle ligne ferroviaire entre Luxembourg et Bettembourg prévoit la construction en site propre d’un nouveau tronçon de ligne à deux voies d’une longueur d’environ 7 km, sans arrêt intermédiaire. Partant du futur pôle d’échange à Howald, la ligne franchit tout d’abord l’autoroute A3 au sud de l’échangeur de Gasperich et poursuit son tracé jusque Bettembourg à l’ouest de celle-ci. La ligne s’écarte de l’autoroute au Nord de l’aire autoroutière de Berchem, contournant celle-ci par l’ouest. Elle passe ensuite sous la route nationale RN31 avant de franchir la ligne Luxembourg-Bettembourg existante dans la vallée de l’Alzette moyennant un saut-de-mouton. Après le franchissement de l’Alzette, les lignes nouvelle et existante se côtoient jusqu’à l’entrée nord en gare de Bettembourg.
Le projet comprend la construction d’une série d’ouvrages hydrauliques et d’ouvrages d’art de franchissement, dont deux ouvrages remarquables, l’OA 14 et l’ OA 05&06.