ההסעות בקו תל אביב ירושלים הופסקו בשנת 1998 בשל המצב הירוד של המסילה. בשנים 1992-2001 נבדקו חלופות שונות לקו הרכבת לירושלים, ולקראת קבלת ההחלטה נדונו שלוש חלופות. כדאיותן הכלכלית נבדקה ואלה תוצאותיה: בניית קו חדש מהיר דרך שער הגיא - זמן הנסיעה בו יהיה קצר יותר לעומת יתר החלופות וכדאיותו הכלכלית גבוהה, אבל יידרש זמן רב להקמתו ולהפעלתו; הכפלת הקו הקיים ושיפורו - שנייה בכדאיותה; שדרוג המסילה הקיימת, כדאיותו גבולית ורמת השירות שתינתן בו נמוכה, אולם הזמן שיידרש להוציאו לפועל הוא הקצר ביותר.
באוגוסט 2001 בדיון אצל ראש הממשלה סוכם להוציא לפועל שתי חלופות בעת ובעונה אחת, הקמת הקו המהיר ושדרוג הקו הקיים. הביקורת העלתה, שהנתונים על זמן הנסיעה בקו המשודרג שמסרה רכבת ישראל (להלן - הרכבת) למשרד התחבורה ואשר הוצגו לראש הממשלה לקראת קבלת ההחלטה היו אופטימיים יחסית לנתונים אחרים שהיו בידיה אותה עת. גם ההערכה בדבר מועד הפעלת הקו - ינואר 2003 - לא התבססה על הנתונים שהיו בידי הרכבת במועד קבלת ההחלטה. לפני קבלת ההחלטה לא עשו משרד התחבורה ומשרד האוצר בדיקת כדאיות כלכלית המביאה בחשבון השקעה בשתי החלופות בעת ובעונה אחת. ההחלטה להשקיע בשדרוג הקו התקבלה בשל הזמן הקצר שיידרש לשדרוג, כדי שהקו המשודרג יפעל עד שיוקם הקו המהיר, ואחר כך ישמש רק כקו פרברי. כדאיותו של פרויקט מתבססת בין היתר על רמות הביקוש לשרותיו לכל אורך חייו הכלכלי, ולכן אם הביקוש לשרותיו מתמעטים בחלק מן השנים, שהיו כלולים בתחשיב הכלכלי, אזי כדאיותו מתמעטת. בבדיקת הכדאיות הכלכלית של כל חלופה בנפרד נמצא, שכדאיותו הכלכלית של השדרוג היתה גבולית. נקודת האיזון הכלכלי של חלופת השדרוג חושבה לשנת 2014, אבל הקו המהיר מתוכנן לפעול כמה שנים קודם לכן, דבר העלול לצמצם את הביקוש לשרותי הקו המשודרג ולהפחית את כדאיותו.
בדיקת הכדאיות גם העלתה, שהכדאיות הכלכלית של חלופת השדרוג רגישה מאוד לתוספת השקעה: תוספת השקעה של 20% הופכת את הפרויקט ללא כדאי. הביקורת העלתה, שההשקעה בפועל בפרויקט הייתה גדולה מהמתוכנן בכ-50% במונחים נומינליים. לפחות חלק מההוצאות שחרגו מהאומדן היו יכולות להיכלל בו אילו הרכבת היתה נערכת כראוי.
בבדיקת הכדאיות של חלופת השדרוג הובאה בחשבון הפעלת שתי רכבות בשעה. ההחלטה לשדרג את הקו התבססה על ההנחה שייעשה שימוש ברכבות רוכנות (Tilting trains), המסוגלות לנסוע במהירות גדולה בעקומות. במהלך הפרויקט החליטה הרכבת לבטל את רכישת הרכבות הרוכנות ולרכוש ציוד מהסוג הקיים האיטי יותר. התברר, שבשל זמן הנסיעה הארוך תוכל לפעול רק רכבת אחת בכל שעה. הדבר יקטין את השימוש בקו המשודרג, ויפחית את כדאיות הפרויקט.
הרכבת בחרה במתכנן לפרויקט, בשל הצעת מחיר נמוכה שהציע. בדיעבד שילמה לו הרכבת סכום גדול פי כמה ואף נאלצה להעסיק יועצי תכנון נוספים. לפני תכנון הקו לא עשתה הרכבת בדיקות שהיו דרושות בכמה וכמה נושאים; הבדיקות נעשו בעת ביצוע עבודות הקבלנים, ולכן התעכבה עבודתם והם דרשו פיצוי.
לפני תחילת הפרויקט לא נעשה סקר מקיף על הסיכון להידרדרות סלעים לעבר המסילה, והשפעתו על עלות הפרויקט.
הרכבת פעלה בניגוד לדיני המכרזים כאשר העסיקה יועצים באמצעות קבלני תשתית שעימם התקשרה ובכך גרמה להוצאות מיותרות של תשלום עמלות לאותם קבלנים.
בפרויקט היו חריגות ניכרות מתקציב עבודות התשתית - מתקציב מתוכנן של כ-330 מיליון ש"ח גדלה העלות עד כה לכ-501 מיליון ש"ח. זמן ההפעלה נקבע לינואר 2003, ולפי הערכת הרכבת עתיד הקו המשודרג להתחיל לפעול רק באפריל 2005.