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走綫
沙中綫連接多條現有鐵路綫，形成兩條策略性鐵路走廊 –「東西走廊」及「南北走廊」。
沙中綫共有十個車站，當中六個為轉綫站，乘客可方便地轉乘其他鐵路綫。
其走綫可分成六段：
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大圍站（轉綫站）
大圍站將成為東西走廊及南北走廊的轉綫站，乘搭馬鞍山綫的乘客可以在此站轉乘東鐵綫，而由新界北出發的乘客亦可在大圍站轉乘沙中綫前往東九龍。
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顯徑站電腦模擬圖
顯徑站
自2008年開始進一步規劃和設計沙中綫以來，政府確定了加設顯徑站是可以紓緩大圍站的擠塞情況，並確認顯徑區一帶居民對鐵路運輸的需求，所以加設顯徑站。
顯徑站為高架車站，設於現有的漁農自然護理署新界南動物管理中心、沙田植物檢疫站及顯田遊樂場的西南面。
在沙中綫施工期間，馬鞍山綫沿綫各車站亦會進行相關的改善工程，以配合八卡車廂的列車行駛。
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鑽石山站（轉綫站）
鑽石山站擴建部分電腦模擬圖
作為日後觀塘綫及沙中綫的轉綫站，鑽石山站將成為東九龍的鐵路樞紐。由馬鞍山出發往東九龍的乘客，可直接於鑽石山站轉乘觀塘綫；而觀塘綫的乘客亦可在鑽石山站轉乘沙中綫北行前往新界，或南行至紅磡站前往港島。
鑽石山站將全面擴建，配合觀塘綫和東西走廊的轉綫安排，並方便區內居民往返新界各區。
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列車停放處
鑽石山列車停放處
在2010年11月刊憲的沙中綫鐵路方案中，曾建議在鑽石山前大磡村設置列車停放處，以配合沙中綫繁忙時間的發車班次。停放處只供列車停泊和進行例行檢查和清潔工作之用。
因應地區人士的意見，港鐵公司曾修訂列車停放處的設計，減少佔地面積四分之一，由4.8 公頃下調至3.6公頃，令停放處沿彩虹道的一邊騰出更多空間，供不同發展方案之用，包括將外牆配合附近環境加以綠化和美化，或作其他用途；亦可以保留前大磡村西面啟德河的現況。
而列車停放處的上蓋土地，已劃為「綜合發展區」地帶，即包括房屋、商業設施、學校及其他政府、機構或社區設施。這項土地發展將由規劃署籌劃，並不會納入沙中綫項目的範圍。
其後在2011年11月沙中綫刊憲方案修訂中，建議使用位於紅磡站平台下、本用作鐵路貨運的紅磡貨運站設置列車停放處，而鑽石山列車停放處的建議則會取消。將現有鐵路設施改建為列車停放軌道，除毋須佔用前大磡村一帶的市區珍貴土地外，亦可善用紅磡貨運站的現有資源。
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何文田站電腦模擬圖
何文田站（轉綫站）
何文田站是未來觀塘綫延綫與沙中綫的轉綫站，乘客可經何文田站轉乘觀塘綫延綫前往黃埔。由黃埔站出發的乘客，可於何文田站轉乘沙中綫前往新界區，或前往紅磡站轉乘東鐵直達港島。
何文田站建議設於前山谷道的現時空置土地地底，為何文田及紅磡舊區的居民提供便捷的鐵路服務。
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紅磡站電腦模擬圖
紅磡站（轉綫站）
紅磡站將成為香港重要的交通樞紐，屆時經東西走廊及南北走廊的乘客均可在紅磡站轉綫，便捷地來往港九新界。
紅磡站將會被改建，為乘客提供更方便的轉綫服務。改建工程會分兩個階段，配合大圍至紅磡段及紅磡至金鐘段的工程時間表。
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列車停放處
沙中綫大圍至紅磡段的車站遠離現有的八鄉車廠，而大圍車廠並無空間容納現有馬鞍山綫以外的列車，該兩個現有車廠均不能配合未來沙中綫早上繁忙時間的發車班次。在考慮現有車廠的位置、其發車方向及與沙中綫車站的距離後，確定有需要在九龍東設置列車停放處。
為了善用土地資源及現有鐵路設施，建議使用位於紅磡站平台下、本用作鐵路貨運的紅磡貨運站設置列車停放處。建議列車停放處提供13條軌道用作列車停泊之用，其中2條可作清潔及檢查列車。停放處只用作停放列車、為列車進行清潔及檢查工作。現有紅磡貨運站的規模會維持不變。根據現有方案，建議的列車停放處毋須再擴建範圍，也不須增設任何維修設施和額外建築物。
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沙中綫將興建第四條過海鐵路
港鐵公司將興建第四條過海鐵路隧道，將沙中綫由紅磡延伸至香港島。建造這條隧道時須要進行臨時填海，並符合《保護海港條例》對填海工程的要求。沙中綫過海段工程會與中環灣仔繞道工程協調和配合，港鐵公司經已就過海段方案進行相關的公眾諮詢，務求減低工程對海港和社區的影響。
