Theo tính toán của Bộ Giao thông vận tải (GTVT), vốn thực hiện dự án này, bao gồm chi phí giải phóng mặt bằng là 1,98 tỷ USD; chi phí xây dựng 31,58 tỷ USD, chi phí thiết bị 15 tỷ USD; chi phí tư vấn, quản lý dự án, chi phí khác 5,82 tỷ USD; chi phí dự phòng 4,07 tỷ USD. Để đảm bảo hiệu quả đầu tư, phù hợp khả năng cân đối nguồn lực và nhu cầu vận tải, Bộ GTVT cũng đề xuất phương án phân kỳ đầu tư.
Cụ thể, giai đoạn 1 đầu tư đoạn Hà Nội – Vinh và đoạn Nha Trang – TP Hồ Chí Minh, dài 665km. Tổng mức đầu tư dự kiến 24,72 tỷ USD, trong đó chuẩn bị đầu tư toàn tuyến giai đoạn 2020-2026, xây dựng giai đoạn 2027-2031, đưa vào khai thác khoảng năm 2032; Giai đoạn 2 đầu tư đoạn Vinh – Nha Trang để kết nối toàn tuyến, dài 894km, tổng vốn đầu tư 33,99 tỷ USD, trong đó khoảng năm 2040 đưa vào khai thác đoạn Vinh – Đà Nẵng; khoảng 2045-2050 khai thác đoạn Đà Nẵng – Nha Trang.