El primer tramo de la Línea de Alta Velocidad Madrid-Galicia arranca a la altura de Olmedo (Valladolid) y continúa paralelo al tramo de pruebas ya existente hasta Medina del Campo, donde se edificará una nueva estación ferroviaria, al sur del casco urbano. En este punto se realizará la conexión con la futura línea Medina del Campo-Salamanca, actualmente en proceso de electrificación. Desde Medina continúa hasta la capital zamorana por el sur de las provincias de Valladolid y Zamora. Se trata de un nuevo trazado que discurre en su mayor parte separado de la línea convencional, a través de un terreno llano que no exige grandes obras de ingeniería, si bien en total se han levantado 26 viaductos. En el acceso a Zamora, una vez salvado el río Duero, la nueva línea discurre por el pasillo existente hasta la estación, que conservará su edificio de 1902, con una mínima intervención interior de adaptación.
