臺中市都市空間朝向多核心發展，市府提出大臺中山海環線計畫包含山線高架延伸烏日、海線雙軌暨部分高架化及甲后線，強化山、海線地區交通聯繫，促進都市空間縫合及提升鐵路運能，帶動大臺中都市發展向前躍進。

1. 「山線高架延伸烏日」：延續臺中鐵路高架捷運化，山線鐵路高架化由大慶站南延至烏日站，改建烏日高架車站，總長約3.7公里。
2. 「海線雙軌暨部分高架化」：規劃大甲至沙鹿雙軌高架化，沙鹿以南至追分則為平面雙軌，大甲站、清水站、沙鹿站改建為高架車站，高架段長10.9公里、平面段長15公里。
3. 甲后線：連結海線大甲站及山線后里站，共增設3座車站，總長約14.3公里。

 「大臺中地區山海線鐵路雙軌高架化建置計畫可行性研究」已依交通部113年1月30日書面意見指示，將計畫拆分為山線、海線及甲后線三本報告書，並於113年2月23日再次提送中央審查，交通部於113年3月29日轉陳山線、海線計畫予行政院審議。
    交通部於113年6月27日函轉行政院國發會意見請本府再補充修正，市府已依各單位意見完成報告書補充與修正作業，並於113年10月24日提送交通部審議。交通部鐵道局於113年12月20日來函提供審查意見，市府已於114年1月9日將山線及海線修正報告函報交通部鐵道局，後續將配合中央審查程序積極爭取計畫早日核定。