Una vegada que deixa el nus ferroviari de Barcelona a Montcada Bifurcació, comença el traçat de la línia actual, de 148,8 km. sortint cap el nord i en via única. Es segueix el riu Besos pel parge dret, i posteriorment el Congost, passa per diversos ponts i túnels en les estribacions dels Cingles del Bertí i entra a la Plana de Vic, canviant del Vallès Oriental a Osona.
En aquesta la línia es suavitza i entra a la capital mitjançant un semi-soterrament que deixa la estació a un nivell inferior però amb llum natural. Aquest projecte es va acabar l'any 2002. El traçat es torna de nou cap el nord seguint el traçat del riu Ter a l'alçada de Manlleu i Torelló. A partir de Sant Quize de Besora comença a fer-se més difícil el traçat i entrem a la comarca del Ripollés (Girona). Des de Ripoll es segueix la vall del riu Freser fins arribar a Ribes. A partir de Ribes la línia gira cap a l'oest seguint el curs del riu Rigard, començant les rampes més dures de la línia. Entre Planoles i Toses es troba el túnel helicoïdal del "cargol" de 230 metres de radi i un gradient de 80 metres. Desprès de Toses comença el túnel més llarg de la línia espanyola amb 3904 metres, que té per cognom de "Toses" per passar sota la "collada de Toses" i arriba a l'estació més alta de la línia, La Molina. A partir d'allà es segueix el curs del riu Alp, que baixa fins les valls cerdanes. Una vegada a la plana cerdana connecta a Latour de Carol amb els trens de la SNCF d'ample UIC que porten a Toulouse i trens d'ample mètric (tren groc o "canari" que porten cap a Perpinyà.