武豊線
また、三河方面(岡崎・豊橋方面など)からは大府駅での乗り換えなどにより、名古屋市内まで迂回することなく新空港にアクセスできるため、三河方面からのアクセス線としても活用可能とされた。このほか、名古屋方面 - 空港の連絡(第一段階)のみならず、リニア中央新幹線の開業によって東海道新幹線の線路容量に余裕で生まれた暁には、第二段階として、新線(新空港 - 乙川間)および既設線(乙川以北)を三線軌条化し、ミニ新幹線を導入することで、東海道新幹線名古屋駅 - 新空港間を直通列車により約20分で連絡することも可能と試算され、2005年日本国際博覧会(愛知万博)が実現した場合には新空港 - 会場間のアクセスルートとして、三重新幹線構想とともにミニ新幹線で乙川駅 - 東海道新幹線三河安城駅 - 愛知環状鉄道線を接続する鉄道新線を建設する構想も浮上していた。
その一方で、空港に最も近接する常滑線を活用するルート(新線部分が最短)に比べ、武豊線ルートは新線区間が約11 kmと長く、建設費の確保や、半田市・常滑市などの市街地での導入空間の確保などの用地取得が課題とされた。また、構想が浮上した1990年代当時は全線が単線非電化だったため、大府 - 乙川間の既設線区間を複線化・電化する必要があり、既設線の輸送力増強および高速化(電化・複線化・行き違い設備の増設)を含め、概算建設費(海上部を除く)は1,000 - 1,300億円と試算された。
中部国際空港(セントレア)開港前は、武豊線は名鉄常滑線・西名古屋港線などとともに、セントレアに接続する連絡鉄道線の候補に挙がっていた。検討されていたルートはJR名古屋駅から東海道線・武豊線を経由し、乙川駅付近から分岐。同駅から西へ直進し、知多半島を横断して空港島に至るルートだった。このようなルートから「知多半島横断鉄道」とも呼称されていた。
名古屋駅 - 空港島間のルート延長距離は約43 km(海上部を除く、うち新線部分は約11 km)で、当時単線非電化だった武豊線を複線化・電化などによって輸送力増強・高速化し、名古屋駅 - 空港間を約25 - 30分で結ぶ計画だった。
中部経済連合会(中経連)の交通委員会(委員長:当時JR東海社長の須田寬)は1993年3月26日に、21世紀の交通網のあるべき姿として「中部地方の交通機関相互の連携について」という提言を発表したが、その際に明らかにした新空港への鉄道・道路の交通アクセス整備構想によれば、武豊線ルートは常滑線ルートに次いで2番目に実現が容易とされた。
武豊線は東海道線名古屋駅に直通運転していることから、中央線・関西線ともスムーズに接続でき、名古屋駅に発着する在来線特急を空港まで直通運転することもできることが利点として挙げられた。