La línia del Tren Orbital sortirà des de l’actual estació ferroviària de Vilanova i la Geltrú. Compartirà vies amb la línia R2 en direcció a Cubelles i, abans d’arribar al Prat de Vilanova, agafarà un ramal nou que circularà en superfície: travessarà l’Ortoll per anar a buscar la ronda Ibèrica en el tram comprès entre la Carrerada i l’Aragai.
En arribar a la ronda Ibèrica, el Tren Orbital circularà soterrat i no tornarà a la superfície fins al sector dels Cards, a Sant Pere de Ribes. En aquest punt, entre el Mas de l’Esquerrer i la carretera C-31, el pla fa una reserva de terreny perquè s’hi pugui construir una cotxera o un intercanviador.
De forma soterrada, la línia transcorrerà per sota de la ronda ibèrica i pel subsol de les promocions de pisos de la Carrerada. El Pla Director ja va reservar aquests terrenys per a aquest ús, i les estructures amb fonaments s’han construït a la part posterior de les parcel·les.
Precisament en aquest tram, proper a l’avinguda de la Torre d’en Vallès, és on s’ha de construir la primera de les noves estacions de la línia orbital: Vilanova Oest. Aquesta, com totes les altres, serà una estació soterrada.
La línia seguirà per sota de la ronda Ibèrica fins a arribar a l’altura del carrer de Miquel Guansé, on està previst construir la segona estació nova: Vilanova Centre. Al 2010 es va triar aquest emplaçament perquè queda molt a prop d’on s’havia de construir el nou hospital. Amb el nou emplaçament triat, entre el camp de futbol i el parc comercial, l’Ajuntament de Vilanova demanarà que aquesta estació estigui més propera a aquest nou hospital. Seguint les reserves de terreny previstes l’any 2010, el tren continuarà el seu recorregut subterrani pel perfil de la ronda Ibèrica fins a arribar al sector de Sant Jordi II; allà travessarà per sota del polígon industrial de les Roquetes per connectar amb la rotonda de la ronda Europa amb Eduard Toldrà, passant al costat de l’edifici Eurocentre. La línia orbital seguirà aleshores per sota de l’avinguda Toldrà en direcció al terme municipal de Sant Pere de Ribes.
En aquest punt, a cavall entre els termes municipals de Vilanova i Sant Pere de Ribes, i per sota de l’actual rotonda d’entrada a les Roquetes, s’ha de construir la tercera nova estació de la línia: Vilanova Est que donarà servei als veïns de Roquetes. El recorregut del tren orbital seguirà per sota de la rambla del Garraf i, a l’altura dels Cards, apareixerà de nou a la superfície, on circularà en paral·lel a l’autopista. En aquest indret està prevista una estació que farà les funcions d’intercanviador. En el projecte aquesta estació està marcat en un mode de parc amb ride.
La propera parada del Orbital serà Ribes. La línia tornarà a soterrar-se per sota de l’autopista C32 i circularà a tocar de l’Hospital de Sant Camil. En aquests terrenys s’hi construirà una nova estació ferroviària , que com totes les altres serà soterrada i quedarà integrada en la urbanització del nou sector de Can Jove donant servei als veïns de Ribes.
Des de Camils, el Tren Orbital anirà a Canyelles també de forma soterrada: passarà per sota del Montgròs per anar a recollir el traçat de la C-15z. En aquest tram de carretera, entre les dues rotondes de Canyelles, està previst que es construeixi la nova estació ferroviària. Des de Canyelles, la línia continuarà soterrada en direcció a Vilafranca del Penedès, on tornarà a sortir a la superfície just abans d’arribar a l’actual estació.
La línia, però, conté tres ramals que acaben de tancar les connexions al territori, un és el ramal de Sitges: Des de l’intercanviador dels Cards, la línia tindrà dues opcions: seguir cap a Vilafranca o cap a Sitges. Aquí naixerà el ramal orbital que connectarà amb Sitges, el qual comptarà amb una nova estació en uns terrenys a tocar de la comissaria dels Mossos d’Esquadra. L’altre ramal és el previst a la ronda d’Europa: Aquesta connexió està previst que circuli per sota de la ronda d’Europa, on es construirà un túnel que enllaçarà l’actual estació de Vilanova amb la nova línia orbital i que es podrà utilitzar com a bypass ferroviari.
I el tercer ramal, previst en superfície, servirà per enllaçar des de Cubelles l’actual R2 amb la línia orbital a través d’una connexió que circularà per davant del Mas de l’Esquerrer.
