Phạm vi nghiên cứu để lập quy hoạch tuyến đường sắt này có tổng chiều dài 441,90 km, vận tốc thiết kế 160 km/h. Điểm đầu là ga Lào Cai (tính từ điểm nối ray với đường sắt Trung Quốc) và điểm cuối là ga Hạ Long (thuộc tuyến đường sắt Kép – Hạ Long). Hướng tuyến đi qua 10 tỉnh/thành phố (Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Hà Nội, Bắc Ninh, Hưng Yên, Hải Dương, Hải Phòng và Quảng Ninh).
Trên tuyến có khoảng 56 cầu lớn với chiều dài 47,5 km đi qua các con sông lớn như sông Hồng, sông Lô, sông Bạch Đằng và các cầu vượt đường bộ cao tốc như Hà Nội – Lào Cai, Hà Nội – Hải Phòng, Hải Phòng - Quảng Ninh, các đường quốc lộ và một số đường nhánh. Có 11 hầm với chiều dài 10,05 km.
Đây là tuyến đường sắt có vị trí chiến lược kết nối với Trung Quốc trên hành lang Đông – Tây. Tuyến đường sắt thành hình không chỉ chuyên chở hành khách mà sẽ góp phần to lớn trong việc chuyên chở hàng hóa bằng đường sắt trên trục Đông – Tây.
Căn cứ dự báo nhu cầu vận tải hàng hóa và hành khách có khối lượng lớn, cùng tuyến vận tải liên vận quốc tế Việt – Trung, tư vấn kiến nghị quy hoạch tuyến đường sắt Lào Cai – Hà Nội - Hải Phòng – Quảng Ninh là đường đơn trong ngắn hạn và đường đôi trong dài hạn. Tuyến đường sắt khổ tiêu chuẩn 1.435 mm chạy hỗn hợp hàng hóa và hành khách có tốc độ thiết kế 160 - 200 km/h.
Cũng theo tư vấn, hướng tuyến kiến nghị, cũng như điểm kết nối đầu, cuối tuyến, vị trí, chức năng và quy mô các ga đã được các địa phương cơ bản thống nhất. Theo đó, quy hoạch bố trí toàn tuyến từ Lào Cai đến Quảng Ninh có 41 ga (5 ga lập tàu gồm: Lào Cai, Yên Thường, Nam Hải Phòng, Hạ Long và Cái Lân).
Ga Lào Cai còn đảm nhận là ga giao tiếp liên vận quốc tế; ga Hạ Long chỉ lập tàu khách; ga Cái Lân và ga Yên Thường chỉ lập tàu hàng. Có 5 ga trung gian có tác nghiệp hành khách và hàng hóa tập trung tại các trung tâm tỉnh, thành phố: Yên Bái, Việt Trì, Vĩnh Phúc, Lạc Đạo, Hải Dương. 4 ga cảng phục vụ xếp dỡ cho các cảng biển: Ga cảng Lạch Huyện, Nam Đồ Sơn, Nam Đình Vũ, Đình Vũ.
Có 27 ga nhường tránh tàu (có tác nghiệp hành khách và hàng hóa phục vụ dân cư lân cận): Thái Niên (mới), Sơn Hà, Cam Cọn, Bảo Hà (mới), Châu Quế Thượng, Đông An, Tân Hợp, Yên Hợp, Y Can, Lệnh Khánh, Hạ Hòa, Thanh Ba, Phú Thọ, Lập Thạch, Bình Xuyên, Phúc Yên, Thạch Lỗi, Bắc Hồng, Đông Anh, Trung Màu, Lương Tài, Bình Giang, Tứ Kỳ, Tân Viên, Phong Hải, Quảng Yên, Minh Khai.
Về công nghệ tuyến đường sắt trên, tư vấn đề xuất lựa chọn phương thức điện khí hóa. Bởi mục tiêu quan trọng của tuyến này là nối ray và có khả năng kết nối phương tiện (đầu máy, toa xe/tàu), tương thích với tuyến đường sắt điện khí hóa khổ 1.435 mm Côn Minh – Hà Khẩu Bắc của Trung Quốc.
