Le projet CTRL, qui englobe aussi bien de grands ouvrages (ponts, tunnels) que la construction de nombreux kilomètres de voies nouvelles, est l'un des plus importants chantiers de génie civil du Royaume-Uni. La longueur combinée des tunnels est presque aussi importante que le tunnel sous la Manche proprement dit. La conception technique de la ligne elle-même est pour l'essentiel due comme pour la LGV 1 en Belgique à l'ingénierie de la SNCF, qui exploite les LGV existantes en France.
Le forage des galeries jumelles sous la ville de Londres a été entrepris à partir de Stratford à la fois vers l'Ouest en direction de Saint-Pancras et vers l'Est en direction de Dagenham et simultanément à partir de Dagenham vers l'Ouest pour rejoindre les tunnels forés à partir de Stratford. Les tunneliers mesuraient 120 mètres de longueur pour une masse de 1 100 tonnes. La profondeur du tunnel varie de 24 à 50 mètres.
À la gare de Saint-Pancras, l'extension des installations a permis de doubler la longueur et le nombre des quais où sont reçus les Eurostar, ainsi que de fournir un nombre de quais supplémentaires pour les relations nationales existantes pour la Midland Mainline et tous les nouveaux services fondés sur le CTRL. Une jonction complexe a été construite au nord de St Pancras avec des connexions aux East Coast Main Line, North London Line (pour l'accès à la West Coast Main Line) et à la Midland Main Line, grandes lignes ferroviaires britanniques en direction du nord de l'Angleterre et de l'Écosse.