A Gotthárd-bázisalagút Erstfeld és Biasca városa között található (1. ábra).

Építése 2003-ban kezdődött, átadását a jelenlegi készültség alapján 2016-ra valószínűsítik. A nyugati alagút hossza 56 978 m, a keletié 57 091 m. Ezek egymással párhuzamosan haladnak, fejtési átmérőjük 9,5 m. A köztük lévő távolság 40 m, melyet 320 m-enként, összesen 170 keresztalagúttal kötöttek össze. A keresztalagutakban életvédelmi és biztonsági berendezéseket építettek. Az esetleges veszélyhelyzet esetén biztosítandó átjárást tűzvédelemmel ellátott biztonsági ajtók szavatolják. Biztonságtechnikai okokból két ponton, Sedrunnál és Faidónál lehetővé tették a szerelvények számára a vágányok közötti átjárást, továbbá egy-egy menekülőállomást is kialakítottak e keresztezéseknél (2. ábra). Ezen felül speciális mentővonat áll rendelkezésre, amely az észleléstől számítva legkésőbb 45 percen belül a helyszínre ér.

Az új Gotthárd-alagút építésénél négy fúrópajzsot alkalmaztak a keményebb kőzetek (gneisz, gránit) fejtéséhez, valamint robbantásos technológiával harántolták át a puhább kőzeteket (fillit, pala). A pajzsok hossza egyenként elérte a 450 m-t, és naponta maximálisan 25-30 m-t haladtak előre. A fúrás és szerelés folyamatos volt, a pajzs után behelyezték az acélhálót, majd lövellt beton falazatot készítettek. A kitermelt kőzetet szállítószalaggal továbbították a kőtörő telephelyre. A kritikus rétegeknél bányászati módszerrel fejtettek fél szelvényben. Első lépcsőben robbantással haladtak előre, főtebiztosítást készítettek, és ennek védelmében fejtették a teljes szelvény második felét. A felaprított kőzetet homlok-rakodókkal dömperekre rakták, és szintén a kőtörőbe szállították. Ebben a stádiumban is a legkorszerűbb gépeket vonultatták fel, és a folyamatos frisslevegő-utánpótlásról is gondoskodtak. Az alagút rétegrendszerét 100 év tervezési élettartamot figyelembe véve alakították ki. Az első réteg szolgálta a további szerelés biztonságát, ezt követte egy vízzáró szigetelőfólia, amely ellenáll a nagy hőmérsékletnek, a rá háruló feszültségnek és talajvíznek, így biztosítva a szerkezet tervezett élettartamát. Erre a rétegre került a végső lövellt beton falazat, minimálisan 30 cm-es vastagságban (3. ábra).

A munka során nagy hangsúlyt fektettek a környezetvédelemre. A környezetvédelmi hatóság bevonásával, folyamatos konzultációkkal keresték meg a legjobb megoldásokat a levegő- és vízszennyezés, valamint a zajártalom kiküszöbölésére.
A kitűzött célok között szerepelt a légszennyezés alacsony szinten tartása. Ennek érdekében a lehető legtöbb anyagot szállítószalagon, vasúton és hajón szállították. A kőtörő és osztályozó telephelyen elszívóberendezésekkel és vízszórással csökkentették a keletkező por mennyiségét (4. ábra). A keletkező talajvíz és alagútvíz csak szigorúan szabályozott tisztítás és hűtés után kerülhetett a befogadó folyókba.

A környező települések zajvédelme érdekében ideiglenes zajvédelmi töltéseket építettek.
A projekt befejezése után minden igénybe vett területet helyreállítanak. Az alagútfúrás során kitermelt kőanyagot (13 300 000 m³)
a törés és osztályozás után 100%-ig felhasználták, mégpedig a Gotthárd-alagút és a kapcsolódó infrastrukturális létesítmények kialakításánál 22%-át beton adalékanyagnak, 24%-át rekultivációs töltőanyagnak. A fennmaradó mintegy fele mennyiséget a beruházáson kívül (ún. harmadik fél) részére értékesítették, 4%-ot építési anyagnak, 49%-ot rekultivációs töltőanyagnak, 1%-ot földfeltöltésnek. A rekultivációs töltőanyag egy részét a szomszédos völgyben, Biascában kialakított depóniába szállították. A szállítást egyedi módon úgy oldották meg, hogy fúrtak egy 3,1 km-es alagutat, amelyben szállítószalagon juttatták el a követ a depónia közelébe. A depóniát füvesítéssel és gyümölcsfák ültetésével adják majd vissza a természetnek (5. ábra).

A bázisalagút a tengerszint feletti maximálisan 500-550 m-es magasságban halad, a sedruni magas ponttól 5-7‰-kel a két alagútfej felé lejt. Ez, valamint a helyszínrajzi vonalvezetés kialakításában a nagy sugarú ívek teszik lehetővé a 250 km/h engedélyezett sebességet. Az alagútban alkalmazott vasúti felépítményszerkezet modern, top-down módszerrel épített merevlemezes felépítmény, rugalmasan ágyazott, bebetonozott monoblokkok segítségével kialakított diszkrét sínalátámasztásokkal.
A felépítményt 120 m-es síneket alkalmazva, 2 km-es szakaszokban készítették el, egy speciális szerelvény segítségével. A síneket – a nyomtávnak megfelelően – egymás mellé, az alagút lemezére fektették. Az aljakat speciális vagonokkal az alagútba szállították, 60 aljat egyszerre emelve helyeztek le a sínszálak közé. Ezután következett a kiemelés, összeszerelés, irány- és fekszintszabályozás, majd bebetonozás.
A Gotthárd- és a Ceneri-bázisalagútba összesen 480 000 monoblokkot, 170 000 m³ betont és több mint 400 km-nyi sínszálat építettek be (6. ábra). A sínleerősítések Vossloh gyártmányúak. A meghibásodott monoblokkokat akár egyenként is lehet cserélni. Sürgős, azonnali beavatkozást igénylő meghibásodás esetén speciális diagnosztikai szerelvény áll rendelkezésre. Ilyen beavatkozások időtartamára akár 4 órás vágányzár biztosítható egyes szakaszokra. A nagysebességű személy- és teherforgalom villamos vontatással történik, elektromos felsővezeték beépítésével. A két vonal elektromos betáplálása és biztonsági rendszere egymástól teljes mértékben független, ezzel is növelve a biztonságot. A kommunikációs rendszert mindenre kiterjedően építették ki. A saját telekommunikációs hálózat külön csatornákon biztosítja a kapcsolatot a külvilággal, a mozdonyvezetővel, az utasokkal és a mentőszemélyzettel.

Az építkezés mérete és rendkívülisége nagyszámú érdeklődőt vonz a világ számos tájáról, ezért a svájci állam három látogatóközpontot alakított ki a Gotthárd-bázisalagút hosszán: Erstfeldben, Sedrunban és Pollegióban.
A látogatóközpontokon keresztül lehetőség van az építkezés csoportos megtekintésére, az előadótermekben előadások meghallgatására, valamint kiállítások látogatására, ezenkívül ajándéktárgyak, könyvek, DVD-k vásárlására is. A látogatóközpont felső szintjén a projekt minden részletét bemutató modern kiállítóteremben tájékoztatófilmeket és a gépek, gépláncok makettjeit nézhetik meg az érdeklődők. Külön videókat láthatnak a fúrási munkálatokról, a robbantásokról, a felszíni munkálatokról, a vasúti felépítményszerkezet kialakításáról és az alkalmazott betontechnológiai módszerekről. Az előadásokon kívül szakmai idegenvezetővel megtekinthetik a már szinte teljesen elkészült vasúti alagutat, a biztonsági átjárók egyikét, valamint a több száz négyzetméteres telephelyeket és a projektet bemutató állandó kiállításokat (7. ábra).

Az infrastruktúra-fejlesztés összköltsége körülbelül 19,1 Mrd CHF (kb. 4500 Mrd Ft). A projekt finanszírozása is egyedülálló, hiszen a teljes építési költséget adóbevételekből fedezik, amelyet a témában kiírt 1998-as népszavazáson a svájci állampolgárok támogattak.
Az új pálya létesítésével a jelenlegi 3 óra 40 percről 2 óra 40 percre csökken a Zürich–Milánó közti menetidő, ugyanis az alagútban közel 250 km/h-s sebességgel haladhatnak majd a szerelvények.
A naponta közlekedtethető vonatok száma várhatóan 300-320 lesz (50-60 IC/EC és 250-260 tehervonat), szemben a régi alagút 220-260 szerelvényes teljesítményével (70-80 EC/IC és 150-180 tehervonat).
A meglévő vonalat nem szüntetik meg, 30-40 szerelvény továbbra is a régi Gotthárd-vasutat használja majd, tehát összesen 3 vágányon lehet majd megtenni a Zürich–Milánó szakaszt. Ezáltal az éves teherszállítás volumene a mai 20 M t-ról kb. 50 M t-ra nő. A személyforgalmat tekintve, Dél-Németországtól Észak-Olaszországig bezáróan, közel 20 millió ember (ingázó és turista) profitálhat az új közlekedési kapcsolat megvalósulásából.