Tổng chiều dài toàn tuyến là 128,5km, điểm đầu từ ga Dĩ An (thuộc tuyến đường sắt Bắc - Nam) đi qua các thị trấn Thủ Dầu Một, Chơn Thành, Lộc Ninh đến ga Hoa Lư tiếp giáp biên giới Campuchia. Toàn tuyến có tổng cộng 13 ga gồm: Dĩ An, Phù Trung, Thủ Dầu Một, Chánh Lu, Bàu Bảng, Chơn Thành, Minh Hưng, Tân Khai, An Lư, Tân Phúc, Đồng Tâm, Lộc An, Hoa Lư.

Cự ly bình quân giữa các ga là 11,7km; cự ly dài nhất là giữa ga Bàu Bảng và Chơn Thành 14km và cự ly ngắn nhất giữa ga Minh Hưng và Tân Khai 7,8km. Ngoài ra còn dự trữ một điểm lập ga mới (ga Bình Phước) để tạo điều kiện cho Nhà máy xi măng Bình Phước vận chuyển hàng hóa.

Theo thiết kế, trên toàn tuyến có 23 cầu đường sắt với tổng chiều dài 7.957,30m (gồm 1 cầu đặc biệt lớn dài 828,2m, 9 cầu lớn, 5 cầu vừa và 8 cầu nhỏ); 17 cầu vượt đường bộ có tổng chiều dài 18,6km. Tại đây có 2 phương án lựa chọn hướng tuyến chính, cụ thể là nối ray tại Hoa Lư và nối ray tại Tà Vạt.

Theo liên danh CMC- CRCC, tuyến đường sắt này cơ bản sẽ xây dựng trên nền đường cũ với khổ đường đơn 1m, có dự trữ cho đường đôi; theo tiêu chuẩn đường sắt cấp I của Trung Quốc vận tốc 120km/h, trọng tải kéo đạt 12.000 tấn vào năm 2010 và tăng dần vào những năm tiếp theo. Dự kiến sau khi xây dựng tuyến đường sắt Sài Gòn- Lộc Ninh sẽ góp phần quan trọng trong mạng lưới đường sắt phía Nam trong tương lai, đó là các tuyến đường sắt xuyên Á, đường sắt cao tốc Bắc - Nam, đường sắt Sài Gòn - Vũng Tàu và tuyến Sài Gòn - Đắk Nông…

Lượng hàng hóa trên tuyến chủ yếu cho các khu công nghiệp Bình Dương, Bình Phước và Đắk Nông dự kiến đạt 15 triệu tấn hàng và 20 đôi tàu khách.

Theo quy hoạch, đến năm 2020 tuyến này sẽ hình thành đường đôi, có thể đáp ứng nhu cầu vận tải khách và hàng hóa giúp năng lực vận chuyển sẽ nâng gấp đôi khi có tuyến đường sắt xuyên Á đi qua Việt Nam.

Theo thỏa thuận giữa liên danh CMC- CRCC và Chính phủ Việt Nam, tài chính của dự án được huy động thông qua nguồn tín dụng của Chính phủ Trung Quốc.

Thời gian xây dựng tuyến được dự kiến trong khoảng 42 tháng; trong đó, thời gian khảo sát thiết kế và di dời mặt bằng là 12 tháng và thời gian thi công là 30 tháng.

Dự án được xây dựng với tổng mức dự toán đầu tư là 4.624 triệu nhân dân tệ, chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật là 35,9 triệu nhân dân tệ/km chính tuyến.