根据琼州海峡的自然和地质等条件以及粤海铁路网的布置情况进行线位方案设计和比选。琼州海峡海底地质复杂，断层与灾害性地质分布广泛，且难于勘测，这给线位的选择带来很大的困难。现初步设计4条可能线位，从东峡口到西峡口分别为I线、II线、III线、IV线。

I线隧道线位的海底段南端在海口市，北端在徐闻的排尾角，平面布置为直线。海面宽19.2 km，海峡北部最大水深为82 m，海峡南部最大水深为90 m，海峡南岸5 km 范围内水深小于30 m。

II隧道线位的海底段位于铁路轮渡航线东侧附近，平面布置为直线，北端位于徐闻的四塘，南端位于海口的天尾角。此处海峡宽18.8 km，基本为海峡最窄部位，海峡南部有一深水槽，最大水深为90 m，大于80 m 水深的范围达7 km，北部较浅，大部分水深为30～45 m。

III隧道线位的海底段南端在海南的马村附近，北端在徐闻的新地附近，线路平面布置基本为直线，两端近岸处为曲线。此处的海面宽34.2 km，中部水深很大，达100 m，南部和北部海水较浅，大部分区域水深小于30 m。

IV隧道线位位于海峡西口、深水盆地外侧的海底平缓地带，线路平面线形除北部有一曲线段外，其余均为直线。线位沿深水盆地外边缘布置，北端位于徐闻角尾乡的灯楼角，南端位于海南的雷公岛。海上线路长约30.8 km，海底地形较为平坦，仅南部和北部各有一个水下陡坎，大部分水深为40～45 m

综合比选，II线位较优。