Maršruto nustatymas yra viena iš pirmųjų svarbių užduočių įgyvendinant būsimą geležinkelio infrastruktūrą. Šis sudėtingas procesas apima teritorijų planavimą, viešuosius klausymus ir konsultacijas su visų trijų šalių vietos savivaldybėmis. Pagrindinis šio proceso tikslas yra nustatyti maršrutą pagal bendrą projekto koncepciją, siekiant patenkinti techninius reikalavimus ir turėti kuo mažesnę įtaką bendruomenių, pro kurias drieksis geležinkelis, infrastruktūrai ir aplinkai. Be abejo, planavimo procesas – tai ir puiki galimybė išanalizuoti ir numatyti galimą papildomą ekonominę naudą regionams, kuriuos sujungs Rail Baltica geležinkelis.
Kiekvienoje iš šalių maršrutas tvirtinamas skirtingu tempu. Kai kuriose Estijos apskrityse viešasis svarstymas jau baigtas ir antrąjį šių metų ketvirtį tikimasi formaliai patvirtinti maršrutą.
Rail Baltica maršrutas jau galutinai nustatytas Latvijoje nuo valstybinės sienos su Estija šalia Ainažių iki Latvijos valstybinės sienos su Lietuva netoli Bauskės. Latvijos Vyriausybė jį patvirtino 2016 m. rugpjūtį.
Lietuvoje galutinė maršruto trasa jau nustatyta ruože nuo Kauno iki valstybinės sienos su Latvija per Panevėžį. Vyriausybė ją patvirtino 2017 m. sausio 11 d.
„RB Rail AS“ pradėjo atnaujinimo galimybių studiją dėl statomos sekcijos nuo Kauno pietų kryptimi link Lietuvos ir Lenkijos sienos; studija, išanalizuojant aktualius variantus ir pateikiant optimalų sprendimą ERTMS diegti, siekiama išanalizuoti 1435 mm vėžės geležinkelio linijos nuo Lenkijos ir Lietuvos valstybės sienos į Kauno ir Palemono RRT atnaujinimo galimybes ir reikiamas tokio atnaujinimo priemones; tokiu būdu siekiama visiškos Rail Baltica globalinio projekto apibrėžties, kuri nurodyta „RB Rail“ akcininkų susitarime ir kituose pagrindiniuose techniniuose parametruose (globalinio projekto standartuose), atitikties. Todėl šio ruožo maršrutas priklausys nuo atnaujintos galimybių studijos, kurią planuojama baigti 2017 m. rudenį.
Kauno ir Vilniaus jungtis turėtų būti suderinta iki 2020 m., bet šios geležinkelio dalies statyba bus suskirstyta etapais taip, kad nereiktų atidėti arba stabdyti viso Rail Baltica projekto.