El perfil de la línea depende de los valles por los que transcurre la línea. Desde Barcelona Sants a Barcelona San Andrés Condal el tren permanece soterrado, a partir de allí, por el desfiladero que hay en la cordillera litoral entre Barcelona y Montcada pasa junto a varias vías de comunicación, autopistas, carreteras y la otra línea de ferrocarril (R2). Ya antes de llegar a Torre del Baró ha ganado altura en la Av. Meridiana, y continuará así hasta llegar a las estribaciones de la cordillera pre-litoral, pasando por los desfiladeros de Montmany i los famosos Cingles de Bertí hasta llegar al cambio de vertiente del valle del Congost al valle del Ter cerca de Sant Miquel de Balenyà.

Desde allí una suave bajada hasta Vic y Manlleu, en dónde se seguirá el curso alto del río Ter hasta Ripoll. Esta es una zona en que los meandros del río hacen dar a la línea unos giros inesperados para pasar de un margen a otro del río. Mientras en el Congost el tren circula por el margen izquierdo del río, en el valle del Ter suele hacerlo por el margen derecho.

En Ripoll la línea de San Juan seguía el curso del Ter hasta San Juan de las Abadesas y posteriormente la riera de Malatosca hasta el cargadero de Toralles (línea clausurada). Por el margen derecho del río Freser, y tras atravesar un túnel urbano, la línea del transpirenaico sigue escalando hasta Ribes de Freser. En este valle el ferrocarril va franqueando el río en varias ocasiones para cambiar de margen. circulando habitualmente por el izquierdo.

A partir de Ribes de Freser se producen las rampas más duras de la línea cuando la línea toma el valle del río Rigard en dónde circula por el margen derecho del río.

Cuando la línea llega a Toses, mediante el túnel del mismo nombre cambia de vertiente al rio Alp, por el que desciende desde La Molina hacia la Cerdaña, pero mientras el río desciende muy rápidamente, el tren lo hace con suavidad por la vertiente derecha hasta que se separa a la altura de Alp para llegar a Caixans, dónde se cruza con el segre, a partir de ahí toma de nuevo la cuesta arriba y va paralelo al mismo por la izquierda hasta llegar a Puigcerdà.

En Puigcerdà toma el margen derecho del río Aravó (catalán) o Carol (francés) hasta llegar a Latour de Carol - Enveitg, llegando al final de la línea española.