הקו יכלול קטע תת-קרקעי מצומת שדרות הר ציון/לוינסקי עד צומת אבן גבירול/נורדאו שבקצותיו יבנו פורטלים למעבר אל פני הקרקע. הקטע יתבסס על שתי מנהרות בחתך עגול, שאורך כל אחת מהן כארבעה קילומטרים. בקטע התת-קרקעי מתוכננות תחנת קרליבך, תחנת דיזנגוף/קפלן, תחנת רבין (בסמוך לעיריית תל אביב) ותחנת ארלוזורוב מערב. תחנת לוינסקי, הצמודה לפורטל הדרומי אינה נחשבת תחנה תת-קרקעית, אך היא צפויה לקום בפורטל עצמו, בתוואי מופרד ומונמך ממפלס הרחוב.
תחנת קרליבך.
תחנת קרליבך היא אחת מהתחנות התת-קרקעיות המתוכננות לאורך הקו ומיקומה יהיה מתחת למפגש הרחובות המחומש קרליבך, דרך מנחם בגין, לינקולן, יצחק שדה, הידוע גם כ"צומת מעריב". התחנה תהיה משותפת עם הקו האדום ותאפשר לנוסעים החלפה מהירה בין שני הקווים.
פורטלי הכניסה והיציאה מהמנהרות.
הפורטל הוא המקטע בו הרכבת הקלה עוברת ממפלס תת-הקרקע אל פני הקרקע. הפורטל הצפוני ממוקם בפינת רחוב נורדאו ואבן גבירול, וממשיך עד צומת יהודה המכבי, אבן גבירול וכיכר מילאנו (עקב קשיים הנדסיים להמשיך את מנהרת הרכבת מתחת לירקון, הוחלט שהקו יעלה חזרה לפני הקרקע מדרום לירקון). הפורטל הדרומי, שדרכו תיכנס הרכבת למנהרה בשדרות הר ציון, ממוקם מדרום לתחנה המרכזית הישנה בפינת רחוב לוינסקי ושדרות הר ציון.
חלקו הצפוני של הקטע המשותף.
מצפון לקטע התת-קרקעי חוצה התוואי את נחל הירקון בגשר חדש ממערב לגשר בר-יהודה. גשר נוסף יבנה מעל צומת רוקח/אבן גבירול ועליו תמוקם מצפון לצומת תחנת רוקח, מעל מפלס הרחוב וכחלק ממרכז תחבורה. מצפון יעבור הקו בשטחים שפונו בשדה דב, כשהפיצול לשלוחות מתוכנן במפגש רחוב איינשטיין עם חלקו הצפוני העתידי של אבן גבירול.
השלוחות הצפוניות.
הפיצול מתוכנן לשתי שלוחות:
השלוחה לרמת החייל.
השלוחה הצפונית לרמת החייל תעבור באזור נתיבי איילון על ויאדוקט (גשר הבנוי מעמודים). החל מאוניברסיטת תל אביב יחצה התוואי את נתיבי איילון על גבי גשר באורך 198 מטר ובגובה של 15 מטר. על גבי גשר זה מתוכננת תחנת "מרכז הירידים" כדי לאפשר קישוריות לנוסעים למרכז הירידים ולתחנת האוניברסיטה של רכבת ישראל. גשר נוסף באורך 316 מטר ימשיך מעל שדרות רוקח, מעל חניון פארק הירקון וירד למנהרה מתחת למסילת הירקון. גשר נוסף באורך 590 מטר יבנה מעל צומת פנחס רוזן עד לכניסה לרמת החייל, וגם עליו תמוקם תחנה.
תכנון ואישור הקו.
התכנון המפורט של הקו חולק לשלושה מקטעים, שקודמו כ"תוכנית תשתית לאומית" ונדונו בוועדה לתשתיות לאומיות (הות"ל).
מקטע דרומי - תת"ל 71 א'.
חלקו הדרומי של הקו ממרכז תל אביב לחולון ומערב ראשון לציון תוכנן על ידי קבוצת ד.א.ל. כמו כן בעת הקמת תחנת הרכבת צומת חולון הוכן מראש מעבר אל הקו הירוק מתחת לתחנה במפלס הרחוב. בדצמבר 2015 תוכנית החלק הדרומי של הקו אושרה להפקדה בוועדה לתשתיות לאומיות.
מקטע מרכזי תת"ל 71 ב'.
תת"ל 71 ב' כולל את הקטע המרכזי המשותף והמשכו עד רחוב ראול ולנברג.
תכנון הקטע המרכזי הגיע למבוי סתום בשנת 2007, לאחר שמשרד התחבורה ועיריית תל אביב לא הגיעו להסכמה על סוג הקו בתוואי רחוב אבן גבירול. עיריית תל אביב דרשה שהקטע יהיה כולו תת-קרקעי, אך משרד התחבורה היה מעוניין שהקטע יהיה קו עילי בגלל עלות המנהור היקרה. במרץ 2008, לאחר שמשרד האוצר הציע שעיריית תל אביב תשתתף במימון המקטע התת-קרקעי, הוחלט להעביר את המחלוקת לבוררות.
ביוני 2012, נחתם הסכם בין משרד האוצר ועיריית תל אביב, למימון משותף של המקטע התת-קרקעי בתחום העיר תל אביב.
ביולי 2015 תוכנית החלק המרכזי של הקו אושרה להפקדה בוועדה לתשתיות לאומיות (הות"ל), הציבור היה יכול להשמיע את התנגדויותיו עד 17 בפברואר 2016.
ביוני 2016, הציעה הוועדה המחוזית של תל אביב שינוי במיקום הפורטל הדרומי, להמשיך את הקטע התת-קרקעי עד להצטלבות הרחובות הר ציון וקיבוץ גלויות ולהעביר את הפורטל הדרומי סמוך לפארק החורשות. השינוי במיקום הפורטל הוצע עקב חשש שהפורטל יפגע בתנועת הולכי הרגל באזור. באוגוסט 2016, הוועדה לתשתיות לאומיות אישרה פה אחד את התוכנית ודחתה את ההתנגדויות למיקום הפורטלים.
מקטע צפוני - תת"ל 71 ג'.
השלוחה הצפונית להרצליה דרך "הגוש הגדול" בתוך שכונת רמת אביב, תוכננה במסגרת תוכנית תת"ל 71/ג'. על פי התוכנית הקו יתפצל לצד מזרח בצומת אבן גבירול-ש"י עגנון. ענף מזרחי זה יפנה צפונה בשדרות לוי אשכול עד רחוב איינשטיין. מנקודה זו ימשיך הקו מזרחה לרמת החיל. הקו הצפוני ימשיך דרך אזור שדה דב לשעבר עד להרצליה פיתוח. קבוצה של תושבי רמת-אביב הגישה התנגדות לתוואי, בטענה כי הוא יפגע בשכונה ויפלג את חלקה הצפוני והדרומי. אך התנגדותם נדחתה. גם אוניברסיטת תל אביב עתרה נגד התוואי, בטענה שנת"ע הפקיעה ממנה שטחים להקמת הקו שאינם דרושים לה.
היסטוריה.
שנים 2008-1998.
באוקטובר 1998, אושרה תוכנית מערכתית כוללת (תוכנית תמ"א/23/א) על ידי המועצה הארצית לתכנון ובנייה, שאושרה בממשלה, אבל לא תוקצבה. עלות התוכנית כולה הוערכה אז בשבעה מיליארד דולר, אך משרד האוצר התנגד להקצות את התקציב הדרוש, ונת"ע נאלצה להגיש תוכנית ביצוע ראשונית בעלות של שני מיליארד דולר בלבד. שני הקווים הראשונים שהוצעו בתוכנית היו: "הקו האדום" - מפתח-תקווה לתל אביב ומשם לבת-ים, שכולו בנוי במנהרות כרכבת תחתית, ו"הקו הירוק" - מתל אביב לחולון וראשון-לציון, כרכבת עילית קלה. משרד האוצר מנע את אישור התוכנית בגלל עלות המנהור לאורך תוואי של כ-18 קילומטר של "הקו האדום" והתחנות התת-קרקעיות. לפיכך העלתה נת"ע הצעה נוספת: רק ב-11 ק"מ מתוואי "הקו האדום" תפעל רכבת תחתית, בקטע מרחוב ז'בוטינסקי עד לתחנת אלנבי, ואילו ביתר הקו, תהיה רכבת עילית קלה.
בינואר 1999, פרסמה נת"ע מכרז לתכנון שני תוואי הרכבת הקלה, "האדום" ו"הירוק", ובמאי 1999 הקימו משרדי האוצר והתחבורה צוות בדיקה כלכלית לתוכנית נת"ע להסעת המונים, בראשות הפרופסור ראובן גרונאו. הצוות בחן את כל ההצעות של נת"ע, ומסקנותיו היו שיש כדאיות כלכלית לתוכנית בתקציב המוצע. אך בפועל קודם רק פרויקט "הקו האדום".
בתחילת שנת 2006 הוצגו לבדיקה חמש חלופות לתוואי הקו. טווח עלות הפרויקט הוערך בין 2.3 מיליארד שקל לחלופה הבסיסית, לפיה תנוע הרכבת הקלה מראשון לציון ועד לרחוב קרליבך בתל אביב על פני הקרקע, לבין הפרויקט הנרחב ביותר מראשון לציון ועד להרצליה, כשבדרך הוא עובר כ-4 ק"מ מתחת לפני הקרקע באזור אבן גבירול. חלופה זו הוערכה בכלות של כ-5 מיליארד שקל. בדיון הוחלט להעביר חמש חלופות, שבכולן הקו מסתיים לכל היותר באזור שדרות רוקח בתל אביב, כך שבאותה עת הוחלט שהקו הירוק לא יגיע לאזור הרצליה.
תוכנית הקו פורסמה על ידי חברת נת"ע - נתיבי תחבורה עירוניים בשנת 2007, כחלק מהמערך הכולל של מערכת להסעת המונים במטרופולין תל אביב.
שנים 2019-2009.
במאי 2009 הסכימה עיריית תל אביב להשתתף במימון הקמת תחנת קרליבך, כך שתוכל לשמש את שני הקווים האדום והירוק ביחד בתת-הקרקע.
ב-12 בינואר 2012, הנחה שר התחבורה, ישראל כץ, לפרסם מכרז לכריית המנהרות של הקו האדום והירוק ביחד, באורך כולל של כ-31 קילומטר (באותה עת תוכנן הקו האדום להיחנך בשנת 2017 והקו הירוק בשנת 2020). אך לבסוף הוחלט להפריד את שני הפרויקטים ובשנת 2014 פורסם מכרז לכריית המנהרות של הקו האדום בלבד.
בשנת 2013 ביצעה חברת נת"ע קידוחי ניסיון לקו הירוק באזור רחוב אבן גבירול - בכיכר רבין, ברחוב הדסה ובאזור הרחובות יהודה המכבי ופנקס בתל אביב. הקידוחים נועדו לבדוק את טיב הקרקע לפני התחלת תכנון הקו, ובוצעו לעומק של 45 מטרים.
בפברואר 2016 בוצעו עבודות קידוח בשדרות הר ציון בדרום תל אביב כעבודות הכנה לקו זה. ב-29 במרץ 2016 נערך מפגש תושבים בין נת"ע לתושבי חולון ובו הוצגו תוכניות המקטע הדרומי של הקו הירוק, וב-1 באוגוסט 2016 אישרה הוועדה לתשתיות לאומיות פה אחד את התוכנית להקמת הקו.
ביולי 2016 הכריזה נת"ע שהעבודות להקמת הקו יחלו בסוף אותה שנה, והקו יחל לפעול בשנת 2022.
ב–28 בנובמבר 2017 פורסם צו הפקעה למבנה מגורים בחולון. ההפקעה נועדה לאפשר את הקמתה של תחנת הרכבת הקלה המתוכננת להיבנות בפינת הרחובות ההסתדרות ופיכמן. במאי 2019, הגישה חברת נת"ע תביעה נגד 58 משפחות בבניין, שנדרשו להתפנות ממנו באופן מיידי. כ־15 מתוך בעלי הדירות המופקעות, קיבלו את ההצעה של נת"ע לפינוי כספי בשווי הדירה הישנה ופונו. 45 מהמשפחות שנתבעו, סירבו לפנות את הדירות, בטענה כי נת"ע מתעלמת ממצבן הרגיש, מתעקשת לקבל את המתחם בינואר 2020 אף על פי שכלל לא סיימה את התכנון, וזאת במקום להמתין למתן היתר הבנייה לפרויקט הפינוי בינוי המתוכנן במקום.
ב-11 ביולי 2018 פורסמו מסמכי המיון המוקדם למכרז בהיקף של כ-15 מיליארד שקל, להקמת קו זה יחד עם הקו הסגול, והוא יתבצע כשותפות ציבורית-פרטית – (Public–Private Partnership). ב-28 בפברואר 2019 הגישו שש קבוצות בינלאומיות את מועמדותן להשתתפות במכרז להקמת הקו.
באפריל 2019 הודיע נת"ע שהעבודות על הקו באזור חולון יחלו במאי 2019. לבסוף הן החלו רק בנובמבר 2019.
במאי 2019 פורסם שחמש חברות סיניות ניגשו למכרז חפירת מקטע התת-קרקעי של 4 ק"מ של הקו. החברות הן:
שנת 2020.
בתחילת שנת 2020 החלו העבודות המקדמיות על הקו בראשון לציון, לאורך רחוב אברהם בר, ובחולון לאורך רחוב סוקלוב.
ב-14 בינואר 2020 נדחה בחצי שנה המועד האחרון להגשת הצעות במכרז להקמת הקו הסגול והקו הירוק. ומועד הסיום להקמת שני הקווים נדחה לשנת 2026.
באפריל 2020 התקבל אישור לתחילת העבודות להקמת הדפו מדרום להרצליה.