交通部高鐵局主辦之「中正國際機場聯外捷運系統建設計畫」，經相關單位召開多次會議協調研商，臺北市議會交通委員會於92年11月21日決議「建請臺北市政府積極向中央爭取中正機場捷運臺北市端點應採地下方案興建，並與C1、D1及D2土地作整體規劃開發利用，不僅方便轉乘，亦有利都市長遠發展，也更具投資效益，帶動地區繁榮」。本計畫經交通部95.11.27更名為「臺灣桃園國際機場聯外捷運系統建設計畫」（以下簡稱桃園國際機場捷運線）。
基於機場捷運線為百年大計，對臺北市門戶臺北車站特定區之發展繁榮影響深遠，為整合交通建設與都市土地開發，重塑首都面貌並強化國家門戶意象，並考量臺灣桃園機場捷運線服務功能、工程技術、交通轉乘、都市發展、旅客便利、環境衝擊等因素，本局於93年8月4日函送本計畫進入臺北車站特定區地下方案評估報告予交通部，建議交通部機場捷運系統採用地下化型式進入臺北市區，表達本府接辦本路段工程之意願，請交通部指定本府擔任本路段之地方主管機關，專責土建設計及施工。
本路段環境影響評估作業於93年12月1日由高鐵局委託中華工程顧問股份有限公司辦理，環境影響評估報告書於94年8月22日函送交通部，交通部於94年9月21日函轉行政院環保署審查，最後於95年6月30日經環保署環境影響評估審查會第142次委員會議審議獲有條件通過。95年8月22、23日分別於臺北市、新北市(原台北縣)召開「環境影響說明書」公開說明會，本案之「環境影響說明書」（定稿本）於95年9月11日獲環保署「同意備查」。
本局負責之「三重至臺北段」起自桃園國際機場捷運線三重站(A2)南端臨時尾軌（不含），沿三重堤防旁以高架型式配置，過中興橋後利用都市計畫公用事業專用區進入地下，並以潛盾隧道穿越忠孝橋下方後北行，復轉向東穿過淡水河與兩側堤防進入臺北市區，沿市民大道南側經臺北市玉泉公園，穿越西寧北路並與捷運松山線北門站(G14)交會後東行，止於臺北車站西側之 C1/D1 用地，於地下3樓設機場捷運線之臺北站(A1)。本路段長約4.0公里；主體設施包括：臺北站地下車站1座、儲車區、聯合開發共構結構體。