Der Katzenbergtunnel ist Teil der Neu- und Ausbaustrecke Karlsruhe-Basel, der sogenannten Rheintalbahn, welche eine Fortsetzung der Neubaustrecke Köln/Rhein-Main ist und nach Süden durch das Rheintal zur Schweizer Grenze führt. Den Auftrag für das Projekt erteilte die Deutsche Bahn AG im Juli 2003 an die Arbeitsgemeinschaft Katzenbergtunnel, die aus den Firmen Wayss & Freytag Ingenieurbau AG, Ed. Züblin AG, Marti Tunnelbau AG und Jäger Bau GmbH bestand. Der Katzenbergtunnel hat zwei Röhren mit einer Länge von jeweils 9,4 km, wovon 8.984 m mit einer TBM aufgefahren wurden. In der Mitte der beiden Tunnelröhren wurden zwei 67 m tiefe Lüftungsschächte hergestellt.

Erstmalig in der Geschichte des deutschen Eisenbahnbaus wurden zwei Erddruckschilde eingesetzt, um die Tunnel mit einem einschaligen Ausbau mit Stahlbetontübbingen aufzufahren. Die angetroffene Geologie war durch Mergel- und Melettaschichten geprägt. Bei einer Überdeckung von bis zu 120 m waren Wasserdrücke von bis zu 9 bar und Wasserandränge von bis zu 60 l/s zu bewältigen. Durch die Wahl von 2 Erddruckmaschinen, die sowohl vollgefüllt als auch teilgefüllt mit und ohne Druckluftpolster betrieben werden konnten, war es möglich, die unterschiedlichen Bodenverhältnisse sicher zu bewältigen.

Mit der Durchfahrt eines ICE und eines Güterzugs wurde der Katzenbergtunnel eingeweiht. Wayss & Freytag Ingenieurbau, Bereich Tunnelbau, erstellte Deutschlands drittgrößten Eisenbahntunnel in Arbeitsgemeinschaft.

Bundesverkehrsminister Peter Ramsauer und Rüdiger Grube, Vorstandsvorsitzender der Deutschen Bahn AG gaben gemeinsam mit Winfried Hermann, Verkehrsminister Baden-Württemberg in Efringen- Kirchen grünes Licht für den Betrieb des neuen Tunnels. “Es ist ein Vorzeigeprojekt“, sagte Bahnchef Rüdiger Grube. Zur Vermeidung des Sonic-Boom-Effektes wurden alle Portale mit Haubenbauwerken ausgestattet. Der Katzenbergtunnel ist Teil der Neu- und Ausbaustrecke Karlsruhe / Basel und liegt im Markgräfler Land an der Grenze zur Schweiz.