隧道最大埋深445m，设计为双洞单线隧道，两线线间距35m。左线隧道全长27839 m；右线隧道全长27848 m；太行山隧道是目前我国设计和施工的最长山岭铁路隧道。
太行山隧道位于直线上，隧道内线路坡度从进口至出口分别为13.4‰、14.3‰和6‰的上坡。