Az 1995 és 2002 közt, 6 milliárd euró költségen épített 180 km hosszú Köln–Frankfurt nagysebességű vasútvonal (hivatalos nevén Köln-Rajna/Majna nagysebességű vasútvonal) Köln városát köti össze Siegburg, Montabaur és Limburg érintésével Frankfurt repülőterének távolsági pályaudvarával. A csatlakozó Breckenheim-Wiesbaden vonal Wiesbaden városát köti be, míg a Köln reptéri hurok a Köln–Bonn repülőtér bekötésére szolgál. A 300 km/h-val járható nagysebességű vasútvonal a 15 milliós összlakosságú Rajna-Ruhr és Rajna-Majna régiót köti össze – mely a két legnagyobb német metropolisz-régió –, több országos és nemzetközi viszonylat menetidejét a Rajna-balpart vasútvonalhoz képest egy teljes órával csökkentve. A 2010-es menetrendi évben a legrövidebb menetidő Köln Hauptbahnhof és Frankfurt Hauptbahnhof közt 62 perc volt (vö.: ütemes menetrend). A vonal Németországban elsőként kizárólag az Intercity Express nagysebességű távolsági személyforgalmat szolgálja, különlegességei közé tartozik az A3 autópályával való nyalábolt nyomvonalvezetés, a 40 ezreléket elérő emelkedők, és a nagy alkalmazott túlemelés a szűk ívekben. További technikai újítás a vasbeton pályalemezes felépítmény, valamint az örvényáramú fék üzemi fékként való használata. A vonalat menetrend szerint kizárólag az ICE 3-motorvonatok használják, teherforgalom nincs.
A vonal az 1978-ban elvetett, jóval hagyományosabb pályaparaméterekkel tervezett Köln-Groß-Gerau vasútvonal helyett épült meg.
Vonalvezetés bélyegkép|balra|Hatvágányúra fejlesztett vasúti pálya Köln-Porznál
A vonal maga Köln Steinstraße elágazásnál kezdődik, ezt a pontot a vonatok Köln főpályaudvarról vagy az igen magas leterheltségű Hohenzollern hídon, vagy a várost megkerülve a déli hídon, vagy a főpályaudvart kihagyva Köln Messe/Deutz állomásról kiindulva érik el. Még a kezdőpont előtt található a reptéri hurok kiágazása. Köln-Porztól Siegburgig a vonal 200 km/h-ra emelt sebességű pályán halad, a Sieg- és a Rajna-jobbpart vasút vágányai közt. Köln-Porz-Wahnnál fonódik be a reptéri hurok vágánya, majd a vonal alábukik a Troisdorf-alagútba hogy felette a két fent említett vasútvonal közt vágánykapcsolat létesülhessen. Ezt követően a Rajna-jobbparti vonal elhagyja a nyalábolt vasútvonalakat. Mindehhez a vonal építésekor a Köln-Porz és Troisdorf közti szakaszt négyről hatvágányosra, a Troisdorf-Siegburg szakaszt kettőről négyvágányosra bővítették.
Siegburg/Bonn állomás (24. pályakilométer) jelzi a nagysebességű vonalszakasz kezdetét. Az állomás a 66-os gyorsvasút-vonalon keresztül 25 perces menetidővel kapcsolja be Bonn főpályaudvarát. Az állomás keleti oldalán kezdődik a 143,3 kilométer hosszú nagysebességű pálya a Frankfurti repülőtér felé. A pálya a Siegauen alagúton keresztül eltávolodik a Sieg-vasúttól, az alagútban emelkedik az alkalmazható pályasebesség először 250, majd 300 km/h-ra. Az alagúttól délre a vonal eléri az A3 autópályát, amelyet Frankfurt repülőteréig hosszú szakaszokon követ.
bélyegkép|balra|Wied-völgyhíd A vonal innen a Sieben-dombságban Westerwald felé határozottan emelkedik, és eléri a maximális 40 ezrelékes emelkedőt. 15 kilométerrel később, a Rottbitzen alagútnál az emelkedő ideiglenesen véget ér, és enyhén esésbe vált. A Hallerbach völgyhídon, amely 992 méteres hosszával a pálya leghosszabb hídja, a pálya tovább esik déli irányba a Wied-völgyben, majd röviddel, miután elérte a párhuzamos autópálya szintjét, a Wied-völgyhídon és az Ammerich alagúton keresztül ismét meredek emelkedőbe kezd. A Dasbach-hídtól délre a vonal eléri legmagasabb pontját, Siegburgtól idáig ez 350 m szintkülönbséget jelent. Innen egy hosszabb alagútmentes szakasz következik, mely hosszú szakaszokon dél felé esésben van. Az Oberhaider-Wald alagútban a pálya ismét emelkedik, elhalad az Engers-Siershahn vasútvonal felett, majd a 3285 m hosszú Dernbach alagútban újra esni kezd dél felé.
bélyegkép|balra|Vonat halad át Montabaur vasútállomás peron nélküli átmenő fővágányán Ezt követi Montabaur vasútállomás (88. vonalkilométer), amely körülbelül a vonal felénél található. Itt átszállási lehetőség nyílik Siershahn és Limburg an der Lahn felé. Ezen az állomáson (Siegburg/Bonnhoz és Limburg Südhöz hasonlóan) csak a vonatok egy része áll meg, az átmenő vágányokból kiágazó, peronnal ellátott vágányokon. A többi vonat sebességcsökkentés nélkül 300 km/h-val haladhat át, az állomás középvonalában fekvő átmenő fővágányokon.
bélyegkép|balra|Limburg Süd vasútállomás a semmi közepén Az állomást számos műtárgy követi, amelyeken a vonal eltávolodik a kacskaringósabban nyomvonalazott autópályától. Röviddel az Elzer-Berg alagút előtt a vonal átlépi Rajna-vidék–Pfalz és Hessen tartományok határát, majd tovább esik miközben az autópályától még távolabb kerül. Elz térségében végül ismét az autópályával párhuzamos, megközelítőleg egy szintű helyzetbe kerül. A Limburg alagútban a pálya ismét emelkedik, átbújuk az A3 alatt, majd rövid időre elhagyja az autópályával való nyalábolást. A Lahn-völgyhíd után a 110. vonalkilométernél eléri végül Limburg Süd vasútállomást, amely a Németország egyetlen kizárólag Intercity Express-vonatok által kiszolgált állomása kétes értékű kitüntetésben díszeleghet.
bélyegkép|balra|Nyalábolt nyomvonalvezetés Hasenbosenroth közelében Ezt követően a pálya ismét emelkedik, Lindenholzhausen térségében ismér súrolja az A3-at, és az itt kezdődő Taunus-középhegység mentén azzal egy szintben fut. Ezután ismét eltávolodik, majd a Lieblichen Berg térségében ismét eléri az autópályát, majd Bad Camberg térségében hosszú bevágásban halad, amely a fürdővárost árnyékolja a vasúti forgalom zajától. Az 534 m hosszú Wallbach-völgyhidat az Idstein alagút, a Niedernhausen alagút és a Theiß-völgyhíd követi. Az ezt követő Hellenberg- és Schulwald alagutakban a pálya ismét esik, utóbbi 4500 méteres hosszával a vonal leghosszabb alagútja. A Breckenheim alagút keresztezését követi a Breckenheim nyíltvonali kiágazás (152,5. pályakilométer), amely egy 160 km/h sebességgel bejárható 13 kilométeres összekötő pálya Wiesbaden főpályaudvara felé. A kiágazást úgy építették, hogy a vonatoknak a wiesbadeni fejpályaudvaron irányt kell váltaniuk, a korai terveket, amelyek a fejpályaudvar kikerülésével számoltak, elvetették.
A wiesbadeni autópálya-csomópont alatti átbújást követően a pálya 400 méterre eltávolodik az A3-tól, és kisvártatva eléri a terepszintet. Az Eddersheim Majna-hidat és a Ticona-hidat követően egy összekötő ív ágazik ki Kelsterbach felé, amely a repülőtéri állomás lezárása esetén Frankfurt elérését biztosítja. Miközben a következő ívekben (160. vonalkilométer) az alkalmazható sebesség először 220, majd 160 km/h-ra csökken, északnyugat felől becsatlakozik a Raunheim-Mönchhof delta, amely Mainz és a Rajna-balpart vasútvonal felől biztosítja a repülőtér elérését. A pálya a 169. vonalkilométernél végül eléri a Frankfurti repülőtér távolsági vasútállomását. Az ezt követő Frankfurter-Kreuz alagúton keresztül a vonal végül befonódik a Ried vasútba északi (Mannheim fele) és déli (Frankfurt főpályaudvar) irányba.
A kiágazásokkal és a Köln/Bonn hurokkal együtt értett 219 kilométer vasúti pályából összesen 42,1 km fut terepszinten, 72,8 kilométer bevágásban, 51,4 kilométer töltésen, 46,7 km a 30 alagút valamelyikében, és 6 km a 18 híd egyikén. Ezen kívül hat alagúthoz hasonló bújtatási és keresztezési műtárgy épült 200 és 525 m közti hosszokban. A nagyszámú alagút okozója egyrészt az ökológiai (térelválasztó hatás) okokból véghezvitt nyalábolás az A3-mal, másrészt a településektől távoli vonalvezetés, és azok zajvédelme által támasztott kompromisszum.
Vasúti pálya bélyegkép|balra|A pályalemezre rögzített zajnyelő elemek Miközben a szintén középhegységi terepen vezetett Hannover-Würzburg nagysebességű vasútvonalat a személy- és teherforgalom vegyes üzemére tervezték, a Köln-Rajna/Majna vonalat kizárólag személyforgalmi vonalként képzelték el, nagy emelkedőkkel és szűk ívsugarakkal. Az ezáltal lehetővé tett nyalábolás az A3 autópályával a tervezők reményei szerint minimalizálta a vonal területelválasztó hatását, területfoglalását, és az általa okozott további zajszennyezést, Hogy a nyomvonal szorosan követhesse az autópályát, a legszűkebb megengedett ívsugarat 3.320 méterre csökkentették, a legszűkebb megépített ív sugara végül 3.348 m lett, a túlemelés eléri a 170 millimétert is. Ezen szélsőséges értékeket hosszú távon csak vasbeton pályalemezes felépítménnyel tartották biztosnak pontosan tartani.
A pályába 620 000 folyóméter sínt (120 méteres hosszúsínekből hegesztve) és 420 887 betonaljat építettek be, Németországban elsőként teljes hosszban pályalemezes technológiát alkalmazva, a nagyobb hidakat is beleértve. Ehhez összesen 245 000 köbméter teherviselő-, 185 000 köbméter hordozó- és 120 000 köbméter kitöltő betont építettek be négy különböző építési rendszerben, hét különálló szakaszon. Egyes helyeken a pályalemezre rögzített zajnyelő elemek csökkentik a vonal zajterhelését.
A meredek kétoldali végszakaszok, valamint az autópályával való nyalábolás miatt az eredeti tervek az alagutak 8%-os arányával számoltak, majd mikor kiderült, hogy a nyalábolás miatt a vonalnak többször kereszteznie kell az autópályát, valamint a zajvédelmi megfontolások végül 27 alagutat vetítettek előre, a pálya hosszának mintegy 25%-os arányában. A korábbi német nagysebességű vonalakkal ellentétben a vágánytengely-távolságot 4,70 méterről 4,50 méterre csökkentették, az alagutak keresztmetszeti felületét viszont megnövelték 82-ről 92 négyzetméterre. Egyes jelentések az alagutakban való vonattalálkozásokkal kapcsolatos kritikus tapasztalatokról számoltak be, és az alagutakban való 250 km/h-s sebességkorlátozást vetítettek előre, ezen félelmeket azonban a vasút végül eloszlatta. A felszíntől kis, sokszor akár csak 10-20 méter mélységben fekvő alagutak megépítése számos nehézséget okozott az instabil, sokszor akár 80 méter mélységben is szétmálló talajban (vö. M6-os autópálya alagútjai). Hogy a legnehezebb szakaszokon is legalább 1-5 méter/nap építési előrehaladást tartsanak, éjszakai műszakban is folytatták az alagútépítést. Az alagutak építése során 13 ember vesztette életét. A kitermelt anyag nagy részét az autópálya mentén zajvédő töltésekbe építették be és rekultiválták, sok helyütt így vált ismét biztosítottá a törvényileg előírt zajszint.
A mértékadó emelkedőt 40 ezrelékben határozták meg, ezzel a pálya 2002-ben a világ legmeredekebb nagysebességű vasútja. Főként ez a meredek vonalvezetés miatt, a 2010-es állás szerint kizárólag az ICE 3-motorvonatok használják a vonalat, hiszen csak ezek a vonatok képesek részben kieső hajtás mellett is biztosan leküzdeni az emelkedőket. A motorvonatok osztott hajtásúak (legalább minden második tengely hajtott), valamint féktechnikai újdonságként örvényáramú féket használnak üzemi fékezésekhez is, ezen újítások a 40 ezrelékes emelkedők közvetlen következményei voltak. Az örvényáramú fék meghibásodása esetén – amely az üzem első évében a fék tekercsszigetelésének felverődések általi károsodása miatt gyakori volt – a vonatok csak 230 km/h sebességgel közlekedhetnek. Az örvényáramú féket csak ezen, valamint a többi 300 km/h-ra kiépített pályán szabad használni, mivel a más pályákba épített tengelyszámlálók működését zavarhatják.
bélyegkép|balra|Breckenheim nyíltvonali kiágazás Wiesbaden felé, nagysugarú kitérőkkel