亳宿铁路设计等级为I级，以货运为主，限制坡度为6‰，牵引类型为内燃、预留电气化条件，正线为单线。该线路走向西起豫皖省界谯城区魏岗镇，东至青阜铁路涡阳县境内龙山集车站，中铁第四设计院在可研报告中比选了3条线路方案。

经比选后，设计部门推荐了经亳州站方案。即魏岗镇引出，刘营站北端跨过京九线，沿其东侧并行南行，下穿许泗高速后，引入刘营站，出站后跨涡河引入既有亳州站，出站后继续沿既有线东侧南行，至赵桥附近折向东，经大杨镇、义门镇、牌坊镇，最后引入青阜铁路龙山集站。该线路正线全长约98.9公里、疏解线2条9.7公里（分别在京九铁路和青阜铁路处），项目总投资约34.93亿元。（另外两个比较方案分别为亳州市南侧通过方案，即魏岗镇引出，跨泗许高速公路，经十八里镇跨涡河、G311国道，从亳州市南部规划区西南角边缘通过，于十河镇北跨105国道，至赵桥设赵桥南站，出站后跨京九铁路向东，从涡北矿和刘店矿之间通过，引入青阜铁路龙山集站。亳州市北侧通过方案，即魏岗镇引出，跨泗许高速公路并沿其南侧东行，于刘营村以西2KM处设亳州北站，出站后自亳州市北二环（G311国道）外侧向东，跨京九线后继续向东，依次经谯城区、永城市、涡阳县北和淮北市西，引入青阜铁路海孜站）。