狮子洋隧道全长10.8千米，时速目标值350公里，三次穿江越洋。其中狮子洋水面宽3300米，水深达26.6米，为珠江航运的主航道，设计水压达0.67MPA，是国内首次在软硬不均和岩层中采用大直径泥水盾构长距离掘进。

狮子洋隧道工程为全线控制性工程，分SDⅡ标和SDSDⅢ标两个标，全长10.8km，其中盾构段长9277m，工作井长46m。盾构段采用四台泥水平衡式盾构施工。隧道施工方案为"二个工作井、四台盾构地中对接"。隧道段内径9.80m，外径10.80m，采用"7+1"分块式的通用契形环钢筋砼单层管片衬砌。

狮子洋隧道SDⅢ标位于东莞侧，左线正线长5.25km，右线正线长5.55km。其中包括引道段180米，明挖暗埋段597m，盾构井23m，盾构段左线4450m，右线4750m。附属工程包括轨下混凝土填充、沟槽、联络通道、敞开段雨棚及设备用房等。隧道采用两台直径11.18m泥水盾构进行掘进施工，其中泥水盾构机被命名为"跨越号"和"卓越号"。衬砌为单层装配式钢筋混凝土管片。管片外径10.8m、内径9.8m，环宽2m、厚0.5m，为"5+2+1"形式，管片接缝设定位榫和定位杆槽。工程总工期35个月。该工程为目前国内最长、标准最高的水下隧道，同时也是世界上速度目标值最高的水下隧道，是广深港客运专线的控制性工程。

在安全设计上，隧道可满足"抗震抗火抗暴抗洪"要求。抗震设计可抗7级强震，抗爆可抵御5公斤炸药的冲击。抗洪设计，可以满足300年一遇洪水水位下，河道的冲刷变形对隧道的影响。防水采用了双道密封条，可以防渗防漏，满足100年耐久性要求。此外，隧道内设计的19条逃生横通道，可以有效应对火灾、火车意外撞击等事故发生时人员的安全撤离。