Au nord, la ligne B emprunte les voies de desserte locale de la ligne Paris - Hirson, ouverte de 1860 à 1870, et l'antenne de Roissy, ouverte en 1976.
Au sud, elle emprunte la ligne de Sceaux, prolongée de Luxembourg à Châtelet - Les Halles en 1977, puis à Gare du Nord en 1981.
La ligne est découpée en deux parties pour l'alimentation électrique, situation qui découle de l'histoire de l'électrification du réseau ferroviaire national.
Le nord de la ligne comme tout le réseau Nord, de banlieue et grandes lignes, est électrifié en 25000 volts monophasé ; la Gare du Nord souterraine est alimentée dans les deux tensions. Les voies nord/sud des RER B et D sont électrifiées en 1500 volts continu et les voies sud/nord des RER B et D sont électrifiées en 25000 volts monophasé.
Le sud de la ligne, à partir de Gare du Nord, et appartenant à la RATP, est électrifiée en 1500 volts continu, avec section de séparation et obligation de baisser les pantographes. Le courant RATP est mieux « lissé » que celui du réseau national géré par la SNCF.
La présence de deux tensions différentes impose l'utilisation de matériel roulant dit bicourant, apte aux deux systèmes d'électrification, tout comme sur les autres lignes du RER, à l'exception de la ligne E électrifiée entièrement en 25 kV.
Les vitesses limites autorisées sont de 110 à 120 km/h au nord (SNCF). Elles sont de 90 à 100 au sud (RATP).
Afin d'améliorer la régularité et la fiabilité de la ligne, et de renforcer les fréquences de passage dans plusieurs gares, la SNCF, Réseau ferré de France (RFF), la région d'Île-de-France et le STIF lancent le projet RER B Nord + pour un coût de 240 millions d'euros. Une phase de concertation est lancée en octobre / novembre 2006 pour présenter ce projet qui est l'une des conséquences du projet CDG Express. En effet, le débat préalable à ce nouveau projet ferroviaire avait fait surgir la profonde insatisfaction des usagers du RER B Nord et le refus général de laisser se réaliser le CDG Express, considéré comme un projet « privé », sans que ne soit engagée également une amélioration significative du transport public assuré par le RER B.
Mais le plan d'amélioration du RER B prévoit de le rendre omnibus sur sa section nord, en supprimant en particulier les missions directes Paris — Aéroport Charles-de-Gaulle, ce qui suscite des critiques des usagers et des élus locaux.
Les travaux ont été lancés en novembre 2008. Le projet va dédier deux voies au RER dans sa section nord, les installations de signalisation seront modifiées et les quais rehaussés de manière à éviter les incidents lors de la montée/descente. En outre, une voie supplémentaire sera créée à Mitry - Claye ainsi qu'à Parc des Expositions.
Les grandes étapes restantes de ce projet sont les suivantes :
La section Gare du Nord — Châtelet - Les Halles du RER B partage ses voies avec le RER D sur un tronçon qui, dans chaque sens, avec jusqu'à 32 trains par heure aux heures de pointe, possède une des densités de circulation les plus élevées au monde pour ce type d'infrastructure. Le moindre désheurement sur l'une des deux lignes entraîne des retards en cascades sur les deux lignes et rend l'exploitation très délicate. Un deuxième tunnel est donc à l'étude, mais à long terme.
La circulation des trains dans deux tunnels distincts améliorerait la fiabilité de l'exploitation des deux lignes et permettrait d'envisager l'insertion de nouveaux trains entre Gare du Nord et Châtelet - Les Halles. Cela pourrait notamment permettre d'envisager, si le projet CDG Express n'aboutit pas, de faire circuler des trains directs toute la journée entre l'aéroport Charles-de-Gaulle et la gare du Nord, qui pourraient être prolongés au-delà vers le sud. Cependant la réalisation de ce projet étant extrêmement coûteuse, il est peu probable qu'il voit le jour.
Une extension de la ligne B du RER de la gare de Mitry - Claye jusqu'à la gare de Dammartin - Juilly - Saint-Mard est prévue en phase 3 (horizon 2021-2027) du Schéma directeur de la région Île-de-France (SDRIF), adopté par délibération du Conseil régional d'Île-de-France le 25 septembre 2008.