新大巴山隧道穿越陕西及四川两省，进口位于陕西省镇巴县，出口位于四川省梨树乡，是襄渝铁路增建第二线全线最长、也是唯一的一座特长隧道，全长10658m。  
    本隧道为单线客货共线隧道，旅客列车设计行车速度140km/h，采用双块式无砟轨道结构。为克服既有线平面迂回展线，线路长、小半径曲线集中的缺点，采用提前起坡越岭的高桥、长隧方案，缩短线路16.4km，节省投资9100万元，缩短运行时间约8min。  
     本隧道存在涌水量大、岩溶强烈发育、高地应力引起的围岩变形、高瓦斯及采空区等不良工程地质现象，特别是岩溶涌水问题突出，最大预测涌水量高达215×104 m³/d，施工中实际涌水量高达109×104 m³/d。全隧设置贯通平导，平导长10622.7m，出口段设296.9m长无轨斜井一座。  
     工程总投资5.06亿元，于2005年8月26日开工建设，2009年10月15日完工。