Suite à une expertise commandée en 2013, les CFF, l'Office fédéral des transports, le canton et la Ville de Genève ont convenu en décembre 2015 d’étendre la gare de Genève en souterrain, et non en surface comme prévu au départ. Cette nouvelle gare se situera en partie sous le quai 4 existant (voies 7 et 8) et en partie sous la place Montbrillant.

Le projet initial prévoyait la construction d’un quai souterrain doté de deux voies ainsi que deux tunnels d’accès, dont un à voie unique en direction de l’aéroport. Ce projet a été optimisé ces dernières années par l’ajout d’une voie supplémentaire dans le tunnel côté aéroport et de deux passages inférieurs additionnels en gare.

La gare souterraine de Genève permettra de transporter plus de voyageurs et ainsi d’améliorer l’offre sur le bassin lémanique et le Grand Genève avec au moins 3 trains grandes lignes supplémentaires par heure et par sens, ainsi qu’une cadence désormais au quart d’heure sur la ligne La Plaine – Genève (ligne L5 du réseau Léman Express). En gare, les déplacements seront facilités grâce à de nouveaux espaces de passage facilitant la traversée de la gare et l’accès aux quais.

Les partenaires ont en outre décidé que la plateforme ferroviaire en surface serait développée dans un second temps, dans le cadre d’un projet indépendant de la gare souterraine.

La mise à l’enquête publique du projet de gare souterraine pourrait avoir lieu fin 2027. La durée des procédures d’obtention du permis de construire peut ensuite varier en fonction des éventuelles oppositions ou recours. Une date précise de mise en service pourra donc être déterminée après obtention de l’autorisation de construire. Aujourd’hui, la durée des travaux de la gare souterraine est estimée à 9 ans environ et son budget à environ 1,9 milliard de francs, porté par la Confédération, le Canton de Genève et la Ville de Genève.