La mise à double voie de la ligne de Pétange à Luxembourg permettra de raccorder les réseaux ferroviaires régionaux voisins belge et français au réseau ferroviaire luxembourgeois en garantissant des dessertes directes de qualité. L’intensification des cadences de circulation des trains sur la ligne de Pétange à Luxembourg, résultant de la mise à double voie de celle-ci, permettra d’accroître l’offre de transport pour les frontaliers en provenance des régions voisines belges et françaises, ainsi que pour les résidents luxembourgeois de cette région.
Les travaux pour la mise à double voie de la ligne présentant une longueur totale de 16 km sont effectués en maintenant le trafic ferroviaire sur la ligne existante.
Le projet a été autorisé par la Loi du 3 juin 2003 modifiant la loi du 10 mai 1995 relative à la gestion de l'infrastructure ferroviaire (Mém. A - N° 084 du 20 juin 2003).
Le coup de pelle symbolique pour la mise à deux voies de la ligne Pétange – Luxembourg a eu lieu le 13 décembre 2004. La première étape comporte le tronçon Pétange-Dippach tandies que la deuxième partie comporte le tronçon entre Dippach et Luxembourg.