Prosjektet ble først utarbeidet av trafikkforsker Gerhard Heimerl i 1988 og planene ble offentliggjort i 1994. Byggearbeidene begynte 2. februar 2010 og er planlagt fullført i desember 2026. Stuttgart 21 inngår i som del av en større plan om å modernisere forbindelsen mellom Paris, München, Wien og til slutt Budapest. Stuttgart er i denne forbindelse kalt . Gjennomføringen forutsatte riving av deler av Paul Bonatz stasjonsbygning fra 1927.