基本全程在北京地下直径线内，到达二环外地面的北京西站。
北京地下直径线为2014年建成的单洞双线铁路隧道，全长9.15公里。列车运行速度约40公里每小时，全程约14分钟。隧道内没有手机信号。该段线路于上世纪80年代与北京西站一起规划，但因技术困难、拆迁困难等原因，工期多次推迟，直到2014年才完工。
在原规划中，北京地下直径线是为了连接北京、北京西两大枢纽，实现京哈线、京沈高铁、京广线、京九线、京广高铁等的贯通运行，特别是连接东北与内地的直通车，其在北京铁路枢纽布局中的战略地位非常大。但遗憾的是，地下直径线至今基本处于半废弃状态，仅有城郊铁路城市副中心线在运行。具体原因很复杂，比如北京站西侧的小学无法拆除，导致无法连通所有到发线路，降低了通行能力；随着时间的推移，各项规划发生变化，京沈高铁停运星火站，京广线部分列车从丰台站放行，地下直径线的意义已经降低。