政府遂研议办理「台南市区铁路地下化计画」。预期消除铁路沿线9处平交道、8处地下道、2处铁路箱涵及3处陆桥，增进行车安全、交通顺畅及均衡都市发展；并同时改善铁路行车所产生之噪音、振动等环境公害问题。
计画历史.交通部铁路改建工程局曾研拟多种施作方案，包括：东侧施作、临时轨、潜盾等，但皆未获核定。2009年，时任行政院院长刘兆玄核定採用「东侧施作」（东移）工法、以解决台南车站站体和月台均为国定古蹟而无法拆迁的问题、并减免施作临时车站与轨道所需的费用。以下为本案沿革：