Au départ de la gare Saint-Lazare, la ligne suit l'ensemble du faisceau vers le nord-ouest.
Dès les Batignolles et le pont sous la rue Cardinet, elle s'incurve plus franchement vers l'ouest. Au niveau de la gare de Pont-Cardinet, les voies sont déjà écartées de celles des autres groupes (II à VI). Aujourd'hui, une seule voie assure la jonction entre la gare Saint-Lazare et l'ex-ligne d'Auteuil par un tiroir en cul-de-sac branché sur la voie 1 du groupe II. Le quai, fermé au public, n'est plus utilisé.
La ligne continue à s'incurver en tranchée le long du boulevard Pereire Sud et file alors plein ouest. Au niveau de la rue de Saussure, le boulevard se dédouble en boulevard nord et boulevard sud, situation qui se prolonge jusqu'à la Porte Maillot. Au niveau de la place de Wagram, la ligne s'incurve encore pour prendre une orientation vers le sud-ouest, qu'elle conservera globalement jusqu'à son terminus.
Au niveau de la rue Alphonse-de-Neuville se situe la jonction avec l'ex-ligne de Petite Ceinture, devenue l'une des branches du RER C. Ici se trouve l'extrémité nord-est, avec un accès secondaire, de la gare de Pereire - Levallois dont l'entrée principale est située au sud-ouest sur la place du Maréchal-Juin.
Une autre gare devenue station de RER est située Porte Maillot. Dénommée aujourd'hui Neuilly - Porte Maillot, elle est située le long du Palais des Congrès.
La ligne suit alors les boulevards des Maréchaux (boulevards de l'Amiral-Bruix et Lannes) jusqu'à la rue de Longchamp, avec une gare au niveau de l'avenue Foch. Anciennement nommée gare du Bois de Boulogne, elle s'appelle aujourd'hui Avenue Foch.
La ligne file plus franchement au sud, bordée du boulevard Flandrin, puis des boulevards Émile-Augier et Jules-Sandeau, jusqu'à l'ancienne gare du Trocadéro, aujourd'hui Avenue Henri Martin. Alors que le raccordement de Boulainvilliers s'incurve vers le sud-est par les deux voies extérieures qui descendent sous le niveau des deux voies centrales, la ligne d'Auteuil (les deux voies centrales) repart vers le sud-ouest vers la Porte de Passy, où se trouvait la gare de Passy - La Muette, plus vers le sud jusqu'à son terminus d'Auteuil-Boulogne, à proximité de la Porte d'Auteuil ; cette dernière section est aujourd'hui déferrée.