I 2007 var antall persontog gjennom Oslotunnelen gjennomsnittlig 532 pr. dag, den blir dessuten også brukt av godstog. Tunnelen har en kapasitet på 22 tog/time. Kapasiteten har nærmet seg metningspunktet (noen mener at Oslotunnelen allerede er sprengt), særlig i rushtidene. pekte på behov for ny tunnel. Samferdselsdepartementet ga i august 2013 Jernbaneverket, Statens vegvesen og Ruter AS mandat til å gjennomføre en konseptvalgutredning (KVU) for økt kapasitet i hele kollektivtransportsystemet i Oslo-området. Per september 2014 var det fler alternativer på bordet etter denne utredningen. Rapporten ble lagt frem 23. november 2015 som en del av . Her konkluderte man med at man ønsket to dobbeltspor på hele strekningen fra Lysaker til Oslo S, hvor lokaltog (S-bane) skulle benytte det ene dobbeltsporet, og regiontog det andre. I dette scenariet anbefalte man å bygge et nytt dobbeltspor som kjører forbi hele strekningen mellom Nationaltheateret stasjon og Lysaker, der dagens dobbeltspor kun kjører lokaltog, og samtidig ta Elisenberg stasjon i bruk for nettopp dette. Dette vil samtidig medføre at Skøyen stasjon kun får lokaltog i fremtiden, men kan bli knyttet nærmere byen via ny T-banestrekning (Fornebubanen). En ny Oslotunnel til 16 milliarder ventes klar i 2032. Tunnelen har for liten kapasitet og myndighetene planlegger et nytt dobbelspor for å doble kapasiteten gjennom byen. Planene innebærer en ny tunnel mellom Oslo S og Nationaltheateret stasjon, store deler av denne må anlegges i en åpen byggegrop. Fra sentrum vurderes det ny tunnel fra Nationaltheateret i en bue forbi Skøyen til Lysaker, eller ny tunnel fra Stortinget via Bislett og Majorstuen til Lysaker. Oslo har vanskelig og til dels lite egnet byggegrunn med svært varierende grunnforhold bestående av leire, kvikkleire, alunskifer og fast fjell. Utbygging må hensynta grunnvann. Deler av Oslo har 80 meter ned til fast fjell.