Модернизация предусматривает внедрение на линии длиной 216 км европейской системы управления движением поездов ETCS уровня 2 и обновление других систем ЖАТ. Линия Машен — Фленсбург входит в состав транспортного коридора Скандинавия — Средиземноморье трансъевропейской сети TEN-T.
Проект модернизации реализуется последовательно на шести участках линии. На каждом участке работы будут выполнять в два этапа. На первом этапе обновляются системы ЖАТ с внедрением новых цифровых систем микропроцессорной централизации (МПЦ) или дооснащением существующих МПЦ для обеспечения их совместимости с ETCS. На втором этапе участки оборудуют устройствами ETCS.
Модернизацию линии планируют завершить к 2030 г. Сейчас работы ведутся на участке Фленсбург — Норторф длиной 90 км, где четыре системы релейной централизации заменят на исполнительные посты МПЦ, которые подключат к распорядительному посту во Фленсбурге. Здесь уложат 330 км нового кабеля, установят 180 новых светофоров и обновят шесть устройств переездной сигнализации. Также предусмотрена реконструкция расположенного в Регенсбурге исторического 110-летнего стального железнодорожного моста над Кильским каналом. В ходе внедрения системы ETCS будет устроен центр радиоблокировки RBC, а на путях участка разместят 1075 приемоответчиков. Завершение работ на участке Фленсбург — Норторф запланировано на 2027 г.