包括隧道選線、縱斷面設(shè)計、橫斷面設(shè)計、輔助坑道設(shè)計等。

　　選線根據(jù)線路標準、地形、地質(zhì)等條件選定隧道位置和長度。選線應(yīng)作多種方案的比較。長隧道要考慮輔助坑道和運營通風的設(shè)置。洞口位置的選擇要依據(jù)地質(zhì)情況?？紤]邊坡和仰坡的穩(wěn)定，避免塌方。

　　縱斷面設(shè)計沿隧道中線的縱向坡度要服從線路設(shè)計的限制坡度。因隧道內(nèi)濕度大，輪軌間粘著系數(shù)減小，列車空氣阻力增大，因此在較長隧道內(nèi)縱向坡度應(yīng)加以折減?？v坡形狀以單坡和人字坡居多，單坡有利于爭取高程，人字坡便于施工排水和出碴。為利于排水，最小縱坡一般為2‰～3‰。

　　橫斷面設(shè)計隧道橫斷面即襯砌內(nèi)輪廓，是根據(jù)不侵入隧道建筑限界而制定的。中國隧道建筑限界分為蒸汽及內(nèi)燃機車牽引區(qū)段、電力機車牽引區(qū)段兩種，這兩種又各分為單線斷面和雙線斷面。襯砌內(nèi)輪廓一般由單心圓或三心圓形成的拱部和直邊墻或曲邊墻所組成。在地質(zhì)松軟地帶另加仰拱。單線隧道軌面以上內(nèi)輪廓面積約為27～32平方米，雙線約為58～67平方米。在曲線地段由于外軌超高車輛傾斜等因素，斷面須適當加大。電氣化鐵路隧道因懸掛接觸網(wǎng)等應(yīng)提高內(nèi)輪廓高度。中、美、蘇三國所用輪廓尺寸為：單線隧道高度約為6.6～7.0米、寬度約為4.9～5.6米；雙線隧道高度約為7.2～8.0米，寬度約為8.8～10.6米。在雙線鐵路修建兩座單線隧道時，其中線間距離須考慮地層壓力分布的影響，石質(zhì)隧道約為20～25米，土質(zhì)隧道應(yīng)適當加寬。

　　輔助坑道設(shè)計輔助坑道有斜井、豎井、平行導坑及橫洞四種。斜井是在中線附近的山上有利地點開鑿的斜向正洞的坑道。斜井傾角一般在18°～27°之間，采用卷揚機提升。斜井斷面一般為長方形，面積約為8～14平方米。豎井是由山頂中線附近垂直開挖的坑道，通向正洞。其平面位置可在鐵路中線上或在中線的一側(cè)（距中線約20米）。豎井斷面多為圓形，內(nèi)徑約為4.5～6.0米。平行導坑是距隧道中線17～25米開挖的平行小坑道，以斜向通道與隧道連接，亦可作將來擴建為第二線的導洞。中國自1957年修建川黔鐵路涼風埡鐵路隧道采用平行導坑以來，在58座長3公里以上的隧道中約有80%修建了平行導坑。橫洞是在傍山隧道靠河谷一側(cè)地形有利之處開辟的小斷面坑道。

　　此外，隧道設(shè)計還包括洞門設(shè)計、開挖方法和襯砌類型的選擇等。