Có bốn phương án để nâng cấp tuyến đường sắt Bắc - Nam, cụ thể: Nâng cấp, cải tạo tuyến đường sắt hiện tại sang tuyến đường đơn khổ 1.435mm (phương án 1); nâng cấp, cải tạo tuyến đường sắt hiện tại phù hợp với thực tế (phương án 2); nâng cấp, cải tạo toàn tuyến đạt tiêu chuẩn kỹ thuật đường sắt cấp 1 (phương án 3); nâng cấp, cải tạo toàn tuyến thành đường đôi khổ 1.000mm. Theo ông Nguyễn Đạt Tường - Tổng Giám đốc Tổng Công ty Đường sắt Việt Nam, phương án 2 được chọn là khả thi nhất vì các nội dung cần đầu tư nâng cấp đa số tận dụng được kết quả các dự án đã và đang triển khai nên có kinh phí đầu tư thấp và năng lực có thể đảm bảo đáp ứng được nhu cầu vận chuyển đến năm 2020. Dự kiến, sau khi cải tạo toàn tuyến sẽ đạt năng lực khai thác trung bình 25 đôi tàu/ngày, đêm, tốc độ di chuyển trung bình với tàu chở khách đạt từ 80 - 100km/giờ, một số đoạn đạt 120 km/giờ, tàu hàng là 60km/giờ. Sau khi hoàn thành nâng cấp (dự kiến năm 2020), toàn tuyến sẽ được khai thác tới năm 2050, sau giai đoạn này tùy theo yêu cầu mới tính tới việc mở tuyến đường đôi để khai thác. Tại hội thảo, rất nhiều ý kiến đồng ý với việc lựa chọn phương án 2 vì cho rằng phương án cải tạo nâng cấp toàn tuyến là hợp lý, so với việc đầu tư xây mới hoặc xây dựng đường sắt cao tốc. Sau khi nghe ý kiến của các chuyên gia, nhà khoa học, lãnh đạo Bộ GTVT đã yêu cầu các đơn vị nghiên cứu, làm rõ các vấn đề liên quan để có thể triển khai xây dựng.