Se han estudiado cinco alternativas de trazado para aprovechar lo mejor posible la antigua línea Santander-Mediterráneo, optando por la denominada Segunda Alternativa: se inicia en la estación de Calatayud y tras pasar sobre las vías de ancho normal español sigue el trazado de la antigua línea hasta cerca de Clarés de Ribota, para luego incluir ciertas mejoras en 12 km y aprovechar el trazado por la Sierra de Bigornia, para mejorarlo de nuevo entre Tordesalas y Soria.