La gare TGV/TER de Belfort-Montbéliard sera située au sud de la ligne nouvelle à grande vitesse (LGV) entre la voie de desserte de la gare (actuelle RN19) et la voie ferrée Belfort-Delle (qui sera légèrement déviée pour la construction de la LGV).

La principale originalité de la gare TGV sera un quai central unique de 400 m de long et 15 m de large pour accéder aux trains. L’accès au quai central depuis le bâtiment de la gare se fera par un système de passerelle. Des rampes d’accès et des ascenseurs permettront de s’affranchir des 7,50 m de hauteur entre le niveau de la gare et le quai, situé dans la “tranchée” de la LGV sur ce tronçon.

La gare TER serait établie sur le pont de la voie ferrée Belfort-Delle qui franchira la LGV. Elle serait raccordée directement au bâtiment de la gare TGV afin d’offrir des correspondances rapides et confortables aux usagers.

La gare TGV accueillera dès son ouverture un trafic annuel d’environ 1,1 million de passagers, ce qui la place d’emblée dans la première moitié des gares TGV françaises les plus fréquentées.

Une trentaine de TGV sont prévus chaque jour, notamment vers les centres de décisions européens que sont Paris, Lyon, Zürich, Frankfurt, Strasbourg mais aussi vers Dijon, Marseille, Nice et même Barcelone.

La gare sera alors un véritable pôle d’échange multimodal, c'est-à-dire un lieu où l’on peut facilement changer de moyen de transport. Cet espace sera divisé en deux avec au nord la gare et les services et au sud un vaste parking longue durée de 1300 places. Au nord, près de la gare TGV/TER, se trouvera le parking courte durée d’une capacité de 150 places, un « dépose-minute » pour les voitures, la station de taxis, le parking de locations de voitures et la gare routière.

La future gare offrira des services d’attente au voyage, de restauration, de presse, avec un soin particulier dans l’articulation avec les autres transports, régionaux et locaux. Enfin, elle mettra en œuvre les équipements conformes aux nouvelles normes pour l’accueil et le confort des personnes à mobilité réduite.