• เป็นระบบรถไฟฟ้าขนาดหนัก (heavy rail transit)
• ทางวิ่ง แนวเส้นทางส่วนใหญ่เป็นแนวเส้นทางระดับดิน โดยมีช่วงยกระดับเมื่อต้องผ่านตัวเมือง ยกเว้นช่วงบางซื่อ-ดอนเมือง-บ้านภาชี ที่ยกระดับที่ความสูง 20 เมตรตลอดทาง เนื่องจากเป็นเส้นทางร่วมกันระหว่างรถไฟความเร็วสูงสายตะวันออก และสายเหนือ
• ขนาดราง 1.435 เมตร (European standard guage) โดยมีสายไฟฟ้าแรงสูงตีขนานอยู่เหนือราง ระบบรถไฟฟ้าใช้วิธีการรับไฟฟ้าจากด้านบนด้วยแพนโทกราฟ
• ตัวรถเป็นรถปรับอากาศขนาดกว้าง 2.8-3.7 เมตร ยาว 20 เมตร สูงประมาณ 3.7 เมตร ความจุ 600 คนต่อขบวน ต่อพวงได้ 3-10 คันต่อขบวน สามารถรองรับผู้โดยสารได้ 50,000 คนต่อชั่วโมงต่อทิศทาง
• ใช้ระบบอาณัติสัญญาณเดินรถด้วยระบบอัตโนมัติจากศูนย์ควบคุมการเดินรถ และใช้ระบบเก็บค่าโดยสารอัตโนมัติ

ศูนย์ซ่อมบำรุงและศูนย์ควบคุมการเดินรถ

โครงการมีศูนย์ซ่อมบำรุงใหญ่และศูนย์ควบคุมการเดินรถทั้งระบบตั้งอยู่ที่ตำบลเชียงรากน้อย อำเภอบางปะอิน จังหวัดพระนครศรีอยุธยา และยังจัดให้มีทางซ่อมบำรุงเป็นระยะ รวมถึงมีศูนย์ซ่อมบำรุงย่อยและย่านเปลี่ยนถ่ายสินค้า (Transshipment Yard) ตั้งอยู่ที่สถานีรถไฟนาทาเดิม ในพื้นที่ตำบลหนองกอมเกาะ อำเภอเมืองหนองคาย จังหวัดหนองคาย ที่จะยกเลิกการใช้งาน

สถานี

มีทั้งหมด 11 สถานี เป็นสถานีรูปแบบอาคารผู้โดยสาร 10 สถานี และสถานียกระดับ 1 สถานี

สถานีมีความยาวประมาณ 210 เมตร รองรับการจอดรถไฟฟ้าได้สูงสุด 8 ตู้โดยสาร ออกแบบให้หลบเลี่ยงสาธารณูปโภคใต้ดินและบนดิน และรักษาสภาพผิวดินให้มากที่สุด มีเสายึดสถานีคร่อมอยู่บนทางรถไฟ

ขบวนรถไฟฟ้า

รถไฟฟ้าที่ใช้ในโครงการเป็นรถไฟฟ้าประเภทความเร็วสูง ซึ่งมีความเร็วสูงสุดที่ 350 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (ให้บริการในประเทศไทย 250 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) แต่มีความเร็วขณะเข้าประแจที่ 40 - 60 กิโลเมตร/ชั่วโมง และมีความเร็วขณะเข้าประแจลงศูนย์ซ่อมบำรุงที่ 25 กิโลเมตร/ชั่วโมง

โครงการรถไฟฟ้าความเร็วสูงสายอีสาน ใช้ขบวนรถรุ่น CR400AF "ฟู่ซิงห้าว" ผลิตโดยซีอาร์อาร์ซี ฉางชุน เรลเวย์ เวฮิเคิล มีความเร็วสูงสุดที่ 350 กิโลเมตรต่อชั่วโมง(ให้บริการในประเทศไทย 250 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) แบ่งประเภทที่นั่งออกเป็นทั้งหมดสามระดับ ได้แก่ ที่นั่งชั้นหนึ่ง เป็นที่นั่งแบบเก้าอี้เดี่ยว ใช้ตู้โดยสารหลังห้องคนขับ ที่นั่งชั้น 2 จะเป็นที่นั่งประเภทธุรกิจ จัดเรียงแบบ 2-2 ตลอดตู้โดยสาร และที่นั่งชั้น 3 จะจัดเรียงแบบ 3-2 ตลอดความยาวตู้โดยสาร ภายในขบวนรถมีห้องน้ำแบบระบบปิดให้บริการ