由中华民国交通部于1983年7月成立「交通部台北市区地下铁路工程处」（后改制为交通部铁路改建工程局）着手规划该专案。当时台铁为台湾省政府之省营事业，但该专案由中央政府跳过省之层级直接执行，由此可见中央政府对于改善台北交通的重视。工程主体为纵贯线南港－板桥间路段改建为可容纳四线路轨、以及部分与台北捷运共构之地下隧道，并同时供台铁与高铁使用。另外配合铁路地下化，将原位于华山的台北铁路货运站，先迁至南港、再迁至五堵货场；原位于台北站区内的客运列车调车场，则迁出与分拆为西部干线专用（台北→南港→七堵）以及东部干