线路全长17.25公里，实际铺轨16.48公里。线路利用原有双线路基及桥梁基础略加修整铺设，于1934年10月动工，1935年3月21日竣工。5月1日，双线正式对外营业，使用自淞沪支线抽调的蒸汽动车组1列，每日往返各12次。第二线沿途设有太阳庙、中山路、真如、江桥、双井亭和南翔站；新增的乘降站均不设站屋，仅有木料搭成的长约12米的小月台；上海北站为第二线另辟售票处及出入口，在站场内北侧另设专用到发月台。由于信号系统及机车转头设备未能配套，第一线和第二线只能分别以长途和市郊列车线路各自行驶（即列车按照两条单线