莞龙路向西南方向继续延伸，在进入莞城区后沿东城中路向南行进，在东城中路温南路路口设天宝站，随后途经旗峰公园南端并沿东莞大道向西南方前行。在会展中心前鸿福路路口设鸿福路站与一号线换乘后继续以地下线方式向西南方向敷设，在东莞大道西平二路路口设西平西站与莞惠城际轨道交通换乘。线路往西南偏西方向下穿广深高速与博览大道后沿莞太路向南行进，穿过厚街镇进入虎门镇，线路在展览中心站后由地下线转为高架，随即于莞太路白沙村委附近设一期工程终点站：虎门火车站，与穗莞深城际线、广深港客运专线在虎门火车站形成衔接。三期工程2号线