קטע ד' של הקו המהיר לירושלים כולל הנחת מסילה באורך 4 ק"מ ממבשרת ציון, דרך עמק הארזים, ועד התחנה האחרונה של הקו, המתוכננת בבנייני האומה בירושלים. הקטע נחשב למורכב מבחינה הנדסית, וצפוי לכלול שני גשרים, צמד מנהרות חד-מסילתיות (A3) באורך 900-800 מטר ומנהרה נוספת (מנהרה 4) באורך 2.9 ק"מ מתחת לעיר, עד לתחנה הסופית.