速铁路採用日本新干线系统作为总体基础。此为新干线系统首次向海外输出，也因此其工程事业体註册为「台湾新干线」，并成为部分民众对该铁路的暱称。不过在部份细部设计以及号志、机电系统方面则酌採用欧洲规格。轨道方面比照一般高速铁路新线标准，全线皆以1,435毫米标准轨佈设，与原有纵贯台湾南北的台湾铁路的1,067毫米轨距不同；全线皆为交流25KV电气化路线，路线的最小曲线半径为6,250公尺，最大坡度除一处高达35‰外，其余以25‰为基准建设，隧道断面面积为90平方公尺。其中彰化八卦山隧道至左营路段採用连续高架桥设计