A változó forgalmi igények miatt 2005-ben kijelölték a Budapest-Esztergom vasútvonal fejlesztésének főbb irányvonalát. A korszerűsítés 0. ütemeként 2007-ben kezdődtek a budapesti Északi Duna-híd felújítási munkái, melyek 2009-ben fejeződtek be. Az I. ütem keretében került sor a vonal rekonstrukciójára.
A II. ütem a vasútvonal villamosításáról és kiegészítő munkákból állt. A szükséges tervezési és tervezői művezetői feladatok elvégzésére a Vállalkozó az UVATERV Zrt-t bízta meg.
A beruházással kapcsolatosan mintegy 51 km hosszon került a vasútvonal villamosításra, Rákosrendező és Esztergom között. A villamos motorvonatok üzembe állításához a villamosításon kívül az Istvántelki alállomás bővítése is befejeződött. Másik beruházás keretében Leányvár, Esztergom-Kertváros és Esztergom állomásokon D55 típusú biztosítóberendezéseket helyeztek üzembe.
A tender részeként a vasúti pálya is több helyen átépült.
• Rákosrendező és Angyalföld között a vágányok áthelyezésre kerültek, így a Vasútmúzeum megállóhely közelebb került a Vasúttörténeti Parkhoz.
• Angyalföld állomás rekonstrukciója elkészült, az állomáson 200 m hosszú SK+55 cm magas peronok kerültek kiépítésre, részleges peronfedéssel. A Béke úti aluljárónak köszönhetően a peronok megközelítésén kívül a 12-es és 14-es villamosok megközelítése is egyszerűbbé válik.
• Angyalföld állomástól Újpest megállóhelyig kiépült a második vágány. Újpest megállóhelyen a peron akár a Metró aluljáróból is akadálymentesen megközelíthető liftekkel.
• A Dorogon megépült második vágány 120 km/h sebességre alkalmas. Az új vágány részben a Mészkőhegyi iparvágány helyén került kiépítésre. Az állomáson elbontásra kerültek a tehervonati vágányok, a helyükön autóbuszforduló épül ki a közeljövőben.
• Esztergom állomás teljes átépítése befejeződött. Az állomáson korszerű SK+55 cm magasságú peronok épültek, részleges peronfedéssel. A felvételi épület valamint az üzemi épület, átadásra kerültek. A jelentős teherforgalom kiszolgálására új tehervonati vágányok kerültek kialakításra.
A teljes Budapest – Esztergom vasútvonalon 2018 április 9-étől a személyszállító vonatok villamos vontatással közlekednek, azonban kiegészítő munkák még zajlanak:
• Óbuda állomáson a felsővezetéki szakaszmérnökség építése
• Dorogon a felvételi épület átépítése, új buszforduló kialakításra 2018.09 30-ig, továbbá új elektromos alállomás építése, hogy a vonal villamos árammal történő ellátása biztonságos legyen.
• Esztergomban autóbusz állomás, autóbusz tároló, és a hozzá kapcsolódó magasépítmények építése, is folyamatban van.
Az utasok komfortját növeli, hogy az elektromos motorvonatok halkabbak, jobb a menetdinamikájuk, nagyobb a befogadóképességük, az utasok számára elektromos csatlakozók állnak rendelkezésre. A vonalon további tender keretében a biztosítóberendezések is átépülnek, valamint utastájékoztató berendezések is telepítésre kerülnek.
