En projet est la création d'une nouvelle gare sur la rive gauche, mise en service vers 2020. La gare de la rive droite serait alors desservie alors par le tram-train Barentin-Elbeuf. La gare rive gauche se situerait à l'emplacement de l'ancienne gare de Saint-Sever qui serait reconstruite, avec une correspondance avec la gare Rive-Droite via le prolongement de la ligne de métro après Boulingrin.
À partir de septembre 2009, des réunions de concertation préalables au débat public permettront au grand public de s'informer et de s'exprimer sur l'avenir de la gare de Rouen et de l'ensemble du réseau ferré de l'agglomération rouennaise. Ces réunions publiques sont organisées par le Conseil régional de Haute-Normandie, conseillé par l'agence État d'Esprit.