1994年，政府发表《铁路发展策略》，落实先兴建尖沙咀支线、马鞍山铁路（现称马鞍山线）及将军澳线，而其余路段再作考虑，当中亦包括东部走廊及第四条过海铁路。

1998年，政府再推出《香港第三次整体运输研究》、《香港第二次铁路发展研究》，当中将多个东部走廊路段分析，提出多个方案组合九广西铁（已合并入屯马线）、南环线（现称九龙南线）、尖沙咀支线、九广东铁（现称东铁线）、沙田至中环线（第四条过海铁路、东九龙线、大围至钻石山铁路）及马鞍山铁路（现称马鞍山线），并考虑分别交由地铁及九铁营运，沙田至中环线因而诞生。同时间，九广西铁、尖沙咀支线及马鞍山铁路亦由九铁投得营运权。

2000年，香港政府发表《铁路发展策略2000》，其中罗列出两个港岛区的定线方案，除了最后落实了的经会展站（湾仔北）及金钟站的方案外，另一个方案是经维园站（与北港岛线交汇）、礼顿山站（铜锣湾南部）、湾仔南站及香港公园站（金钟南部）往中环西站，虽然《铁路发展策略2000》提及这个方案长远而言较有好处，但因这个方案的造价较前者贵，最后被舍弃。此外，当时还建议除了选择设立何文田站外，还可以以机利士路站取代，以服务红磡北部。

《策略2000》以九龙南环线（现称九龙南线）为东铁及西铁延伸线为理由，直接交由九铁营运，无需作出竞投；相反政府则把沙田至中环线邀请地铁及九铁参与竞投。虽然市民普遍认为地铁志在必得，可是九铁再以延伸马鞍山铁路为理由，向地铁作出正面竞争。

2002年6月25日，行政会议建议行政长官把沙中线的营办权批予九广铁路公司，其后政府公布九铁夺得这条路线的营运权。九铁当时提出的方案，即把当时仍在兴建中的马鞍山铁路向南伸延，由该线总站乌溪沙作为开始，沿马铁路线驶至现时的总站大围站，再途经大围至钻石山铁路线、东九龙线，然后通过第四条过海隧道直达中环。

香港政府向立法会的汇报提及行政会议选出九铁方案的理由，其实地铁及九铁提出的方案十分相似。九铁提交两份标书，而地铁更提交多达九份，但政府只考虑了其中完全符合工程计划纲要所订明的各项规范的一个方案。九铁的方案对大围站及红磡站的转车安排较好，地铁的方案则能完善处理钻石山站及金钟站的转车安排。而以通车时间及工程技术等方面，都各有优劣，如地铁的方案在较多路段采用钻挖及顾及对地面楼宇的影响，九铁的工程则可以减少对交通的干扰，收地也较少，故政府的评价为“不相伯仲”。

但九铁方案胜出是取决于财务方面。虽然九铁的方案比地铁的而言，成本较高，但九铁评估的车费可以比地铁的更便宜，吸引更多乘客，使边际收入增加，抵销较高成本的影响。而且对政府而言，最重要的是公帑需要作出的资助，但九铁的方案完全不需要政府资助，反而地铁需要政府三幅车站或车厂的物业发展权益以作资助，故此九铁最终胜出。

2004年，九铁更用九十年代的方案，将沙中线修改为不直接过海，在红磡站改以连接九龙南线，名为“东西走廊”。东铁改以直接过海，由罗湖站连接第四条过海隧道直达中环，名为“南北走廊”。

此举促使市民日后可乘搭东铁，直通港岛区至罗湖边境，无需在红磡站多转一程列车，但届时的九广东铁将由现时的12卡改为9卡行驶，这将原本已经挤拥的东铁更加挤迫；而且有投资者因已上市的地铁公司未能取得此重要路线而担忧其前景，甚至担心现时完全由地铁独家经营的过海铁路业务会被蚕食，此说法被转化成认为九铁公司的沙中线会浪费资源的意见，或认为会构成恶性竞争。两铁合并之说亦因此而有所增长，是造成两铁合并的因素之一。但整体来说，这可使一直有盈余的东铁为九铁带来可观利益。日后东铁列车离开旺角站（现称旺角东站）后，将会驶入地底，到达红磡站新建的地底车站月台。

沙中线兴建的另一变量，是九广铁路公司与地铁公司计划合并，该线将于不久作出重大变化，融合两铁的现有系统再作规划。而香港立法会交通事务委员会财经事务委员会一份名为“两铁合并─建议的未来路向”的文件亦建议沙中线以东铁过海来兴建。

2007年2月下旬有传媒报道，政府以现时三条过海铁路线仍有四成未使用的载客量，称在2023年之前仍未有需求兴建第四条过海铁路，于是希望先兴建大围站至红磡站的一段铁路，当乘客需求增加时才考虑兴建过海路段。环境运输及工务局发言人后来指出，政府仍在研究沙田至中环线分段兴建的可能性，故先兴建大围站至红磡站一段不能排除。政府亦研究沙中线沿线发展对铁路的影响及两铁合并计划中的沙中线方案，当时未有任何定案。至于红磡黄埔的铁路交通，政府审议九铁及地铁的计划，表示会在沙中线有定案时公布使用九铁的自动行人系统，抑或是地铁观塘线延线的方案。

2007年7月12日，九广铁路公司和地铁有限公司宣布了沙中线的合并方案，包括一条南北线、一条东西线，路线的分站是为大围站、钻石山站、启德站、马头围站、土瓜湾站、何文田站、红磡站、会展站、金钟站以及中环南站，原设计的铜锣湾北站取消；此外，港铁观塘线会由油麻地站延长，途经何文田站到达黄埔站，将来或会过海至炮台山站，成为香港第五条过海铁路。

特区政府曾表示会在两铁合并后半年内制订详细计划，又在2007-08年度的施政报告中提及在2010年动工兴建。

行政会议于2008年3月11日批准由港铁公司展开沙田至中环线及观塘线延线进一步规划及设计。政府将分段完成沙田至中环线，预计于2015年完成大围至红磡段，并于2019年完成红磡至金钟段，但金钟至中环南段就暂时搁置。政府将全资兴建造价高达374亿元的沙中线，然港铁公司将以918亿港元取得铁路项目服务专营权，港铁公司约有10%的营运收益。虽然港铁沙中线不获批物业发展权作补贴，但政府将沙中线和观塘线延线的转车站，即何文田站的前山谷道邨地皮交给港铁公司发展，作为观塘线延线22亿元资金差额补贴。

2022年5月15日，香港地铁东铁线过海段正式通车，是香港第四条过海铁路，贯通新界东北、九龙中及香港岛。

2009年5月21日，香港多份报章报道港铁新修订之建议方案，除加入早已拍板的显径站外，亦修改土瓜湾一带走线由土瓜湾道改走马头围道。新走线使土瓜湾站及马头围站更靠近旧区，方便更多区内市民使用沙中线。

香港特别行政区政府于2008年2月29日宣布，将沙田至中环线项目批予香港铁路有限公司。根据运输及房屋局及港铁公司提供的资料，沙田至中环线将会由大围至红磡段及过海段组成。大围至红磡段由现时马鞍山线大围站以南开始伸延，经钻石山、启德、宋皇台、土瓜湾、何文田到红磡站，直接连接于已通车的西铁线。过海段则由现时东铁线红磡站开始，经第四条过海铁路到香港岛，途经会展站，并以金钟为终点站。港铁沙田至中环线（沙中线）土瓜湾站地盘发现古迹令工程滞后约11个月，大围至红磡段已于2020年通车，过海段则分为两期，第一期会把现时东铁线旺角东至红磡的一段改走地底，预计于2015年完成。第二期则由于需要迁就湾仔填海计划第二期及中环湾仔绕道的规划，到2021年方能启用。同时，观塘线将会由油麻地站延长至黄埔站，并在何文田站和沙中线交汇。当局文件亦指南港岛线（东段）及观塘延线按期通车有一定风险，似预告两线将延误通车。

届时，沙中线将连接多条现有铁路线，形成两条贯通香港南北、东西的策略性铁路走廊：

东西走廊（东西线）－由马鞍山线，经新建之大围至红磡段、现有之九龙南线及西铁线组成，东起乌溪沙，西至屯门；

南北走廊（南北线）－由东铁线及新建之过海段组成，南起金钟，北至深港边境之罗湖及落马洲。

沙中线列车停放处曾建议在前启德机场客运大楼用地内兴建，但由于靠近九龙湾海边，地下水位太高，故不能在地底兴建以减低噪音。现计划把列车停放处设置在钻石山站南面、前大磡村的位置，并以半沉降式兴建。路轨将距离地面3米，以缓解对区内环境的影响。由于建议选址内有三处介乎二级至三级的历史建筑，政府会进行研究及拟定保存文物的方法。港铁公司需购置新列车以应付新路线的需求。两铁提交的合并方案中提及，沙中线东西走廊需要53辆长8节的列车营运，现时西铁线28辆长7节的列车和马鞍山线16辆长4节的列车是不足以应付沙中线落成后的需求，需要另外购置新车厢，并需兴建新车厂存放因八乡及大围两个车厂未能容纳的新列车。

由于显径区人口不足以兴建一个重型铁路站，原先计划该站不会在沙中线兴建时设立，而是会在沙中线上作出准备，以供日后建站。沙田区的居民组织公民力量表示，显径站可以抒缓大围站由马鞍山线转车乘客，建议分阶段兴建沙中线，并先行兴建大围至钻石山一段，当中包括显径站。运输及房屋局局长郑汝桦在2008年10月30日于立法会上，原则上认为在设计及需求上有理据增设显径站，并会以此为方向进行规划。2009年1月13日，政府表示将会在沙中线加设显径站。因为显径邨一带有足够的人口及社区设施，而且额外兴建显径站的成本不高。车站落成后可望纾缓大围站的挤迫情况。

根据九广铁路公司在2002年8月提交的沙中线修订方案，沙中线会在大围站与钻石山站之间增设一个慈云山站。然而因为慈云山地势较高，若要兴建车站连接的话，则需要在地底80米深处建站，在制订紧急疏散策略时十分困难；由于区内地底的多层土层坚硬程度不一，并含有断层，对施工构成很高的风险，尤其有机会影响附近楼宇的结构安全；同时，车站位处百多米深地底，营运和技术上均存在风险。所以九铁于2004年9月提交的最终方案拟稿中取消在慈云山站设站的建议，改为兴建地面自动轻便运输系统，连接钻石山站和慈云山南部的慈乐站。

由于慈云山地区位于山坡上，而自动轻便运输系统有坡度不得超过7%的限制，车站只能设于慈乐邨，令服务范围较小。此外，亦有居民担心系统的施工和运作会带来景观和环境（尤其是噪音）的影响。因此，运输及房屋局在2007年7月发表的合并方案中，将就慈云山区现有的公共交通服务及行人设施建议其他不同方案，以便满足该区的交通需求，有关自动轻便运输系统的建议有可能被更改。而在最终方案中，慈云山将不设车站及自动轻便运输系统，但会改善该区与附近港铁站的接驳。

长期以来，位于红磡的黄埔花园居民，饱受交通不便之苦，居民曾多次向政府争取兴建铁路连接。本来在地铁的标书中，黄埔花园居民的需要会透过延长观塘线，从油麻地站伸延至黄埔花园来达成。而九铁原来的标书中，沙中线当初定线方案也有包括在黄埔花园设站，黄埔花园的居民本来可望终于有铁路驶入。岂料当九铁再详细评估之后，黄埔站与慈云山站一并被剔除于沙中线之外。因为若果沙中线驶入黄埔的话，车程将会被延长，而且会使铁路定线因迁就黄埔站而被迫偏侧。

不过九铁并没有因此而放弃顾及黄埔花园的利益，九铁建议黄埔与慈云山一样，改为兴建地下自动轻便运输系统连接红磡站。初步建议该系统将会类似香港国际机场的乘客捷运系统一样，以无人驾驶模式运行。系统将会兴建3个车站：黄埔北、黄埔及红磡。在启用初期列车以两卡为一组，最终会加到四卡为一组。从黄埔区到红磡车站的行车时间仅为3分钟。

但是当两铁合并后，最新方案是兴建黄埔站接驳沙中线的何文田站以及现时的油麻地站，成为观塘线的伸延，而非沙中线的一部份。

九铁公司最初的方案是没有打算在铜锣湾设站的，过海后的东铁将会直接与地铁金钟站交汇。但考虑到选乘东铁的人，不一定是到金钟及中环等地区上班，九铁公司遂考虑在购物热点的铜锣湾设铜锣湾北站。此方案获得铜锣湾一带的商户普遍支持，因为此举可让来自中国大陆的旅客（尤其是个人游旅客）能从罗湖边境乘坐东铁直接到达铜锣湾，有助进一步带旺本已十分兴旺的铜锣湾商户生意。

但另一方面，由于此建议须采明挖随填施工法，告士打道需封闭达五年；而附近的游艇会、警察俱乐部、油站及垃圾站都要搬离，十分扰民。告士打道是来往港岛东区的要道，封闭此道的交通问题难以想像。

此计划亦完全配合湾仔发展计划第2期，因为建议中的铜锣湾北站将建于海底隧道香港出口，奇力岛附近，即原来地铁计划中北港岛线的维园站选址。之前中环填海计划第3期遭到大部份市民批评，指责政府破坏维多利亚港，进一步收窄及破坏维港的景观，并且因而牵涉到法律诉讼，故此当时对设置车站与否未有结论。

其后，九铁公司修改沙中线过海段的定线，使之稍为西移，令方案完全无须填海。而通风大楼的位置则移离海旁，减少附近居民的景观影响。但其后根据九广铁路公司和地铁有限公司的最新建议，由于兴建铜锣湾北站时可能会严重影响铜锣湾一带的交通，以及考虑在两铁合并设置该站的成本效益，建议取消铜锣湾北站。

亦由于此，乘搭东铁前往铜锣湾，车程将无法缩短，减低东铁过海吸引力，公众要求港铁公司重新考虑设置铜锣湾北站，根据湾仔区议会第56/2009号文件，指出港铁会考虑设置铜锣湾北站，由于沙中线已经肯定不设铜锣湾北站，该站将有可能于兴建北港岛线时设置。

初步方案是以2007年7月之合并方案为基础，但不包括中环南站。该站因中区政府合署搬迁后用途未能确定，故不会包括在方案内，但会保留日后兴建的可能性。慈云山区因地质问题未能达到安全要求，亦不会设置车站。而先前九铁计划的自动行人运输系统亦会取消。当局表示会加强行人设施及交通接驳来应付。观塘线延线则代替了九铁的黄埔自动行人运输系统。

根据2007年4月价格计算，整条沙中线的建筑成本为374亿元，而其相关之公共基建工程成本为7.7亿元。政府决定全数拨款资助兴建，并以服务经营权方式授予港铁公司营运50年。政府认为如以拥有权方式给港铁公司兴建，虽然可以减低建造及营运铁路之风险，但由于需要和其他基建规划及发展衔接、两铁合并、启德发展人口下降等因素影响，使整个项目在财政安排上并不可行。

政府需要提供约241亿元予港铁公司作为资金差额，也只能通过港铁公司派发股息，不能直接由沙中线营运上获利。加上沙中线原来由九广铁路公司投得，在铁路建成后，政府可以考虑把沙中线授予或租予九铁，使之成为两铁合并当中，港铁公司获得服务经营权的其中一部份。这样就可以按照两铁合并中之条款及机制收取服务经营费用，使九铁公司及其唯一股东──政府受惠。据估计，港铁公司需要向政府支付约918亿元之服务经营费用。即使服务经营权届满或中止，整条沙中线仍有其剩余价值。

至于观塘线延线，由于属于原有地铁网络的延伸，政府于是决定用拥有权方式给港铁公司兴建及营运，并需要填补约22亿元的资金差额使之合乎回报率。政府会和港铁公司方面讨论如何填补这差额，如考虑在何文田站（即前山谷道邨用地）以铁路加物业发展方式作出补助。