Le projet CTRL est l'un des exemples les mieux réussis d'un partenariat public-privé (PPP) impliquant l'aménagement et l'investissement par le ministère des Transports du Royaume-Uni.
La ligne CTRL mesure 108 kilomètres de long, et possède deux voies banalisées parcourables à la vitesse maximale de 300 km/h. Le temps de parcours de la gare de St Pancras à Londres à l'entrée du tunnel sous la Manche est d'environ 35 minutes.
Le premier tronçon, long de 74 km, entre la sortie du tunnel sous la Manche et le raccordement de Fawkham dans le Nord du Kent a été mis en chantier le 5 octobre 1998, inauguré le 16 septembre 2003 par le Premier ministre britannique, avec une mise en service commerciale le 28 septembre 2003. Cela a permis de réduire de 17 minutes le temps de trajet entre Paris et Londres (soit 2 h 35 min) mais aussi entre Bruxelles et Londres.
Ce tronçon longe la voie ferrée existante entre la sortie du tunnel sous la Manche et Ashford, puis longe l'autoroute M20 jusqu'à Maidstone, et comprend un viaduc de 1,2 kilomètre sur la rivière Medway puis un tunnel de 3,2 kilomètres de long et 12 mètres de diamètre sous les North Downs. Au cours des circulations d'essais avant l'ouverture du tronçon à la circulation, un nouveau record britannique de vitesse sur rail a été établi à 334,7 km/h le 30 juillet 2003. Le précédent était alors détenu par le Advanced Passenger Train qui avait atteint 259,5km/h en 1979. Pour arriver à Londres, les trains continuent alors d'emprunter les voies existantes aboutissant à la gare de Waterloo dans le centre de Londres. Une grande partie de la nouvelle ligne à grande vitesse longe les autoroutes M2 et M20 à travers le Kent.
Le deuxième tronçon du projet, qui a été ouvert le 14 novembre 2007, s'étend sur 39,4 kilomètres depuis Ebbsfleet (près de Northfleet) jusqu'à la gare de Saint-Pancras. Il comprend deux nouvelles gares (Ebbsfleet et Stratford à Londres). La section débute par un tunnel de 2,5 kilomètres sous la Tamise près de Dartford, puis longe les voies de la London, Tilbury and Southend Railway jusqu'à Dagenham, avant de se poursuivre via un tunnel à deux galeries jumelées de 19 km qui prend fin au-dessus de la East Coast Main Line près de la gare de St Pancras. Ce deuxième tronçon ouvert, tous les Eurostar desservent la gare de Saint-Pancras au lieu de la gare de Waterloo, qui ne recevra plus aucun train Eurostar (disparition des services de douane britannique) et sera reconvertie pour la desserte nationale anglaise.
Le 6 mars 2007, un Eurostar a parcouru la phase 2 du projet et a relié la gare de St Pancras, pour la première fois.
À la suite de protestations locales, les plans initiaux ont été modifiés pour mettre en souterrain une plus grande longueur de la ligne à l'approche de Saint-Pancras. Ainsi la ligne passe dessous, plutôt qu'à côté, de la ligne du North London, et continue vers Saint-Pancras en souterrain alors qu'initialement ce dernier tronçon devait être en viaduc. Les travaux de la CTRL ont provoqué des perturbations considérables, mais ils ont également réveillé le secteur et entraîné un nouveau développement dans une zone de friches industrielles et ferroviaires proche des gares de King's Cross et Saint-Pancras.
La deuxième étape du projet, qui met Stratford à 7 minutes de Saint-Pancras grâce à des trains rapides, l' Olympic Javelin, exploités par Southeastern, a été un élément important dans le succès de la candidature de Londres aux Jeux olympiques d'été de 2012.
Le mardi 16 août 2005, l'incendie d'un train de maintenance dans le tunnel sous la Tamise a provoqué la mort de deux ouvriers. Malgré tout, le projet détient le record du plus petit nombre de décès causés par des accidents lors de la construction d'une importante ligne de chemin de fer en Grande-Bretagne.
Le 4 septembre 2007, un Eurostar a parcouru le trajet de la Gare du Nord à Paris à St Pancras en 2 heures 3 minutes et 39 secondes. Le 19 septembre 2007, un autre Eurostar a parcouru le trajet de Bruxelles à St Pancras en 1 heure 43 minutes.
Les travaux ont par ailleurs permis de mettre au jour un ancien marécage datant de cinquante-cinq millions d'années, apportant des éléments scientifiques sur le réchauffement climatique qui s'est déroulé durant la transition entre le Paléocène et l'Éocène.