Die Limmattalbahn fährt als schneller Feinverteiler abgestimmt auf die S-Bahn von Zürich-Altstetten nach Killwangen. Mit insgesamt 27 Haltestellen auf der 13.4 km langen Strecke werden Altstetten sowie die Gemeinden Schlieren, Urdorf, Dietikon, Spreitenbach und Killwangen optimal erschlossen und miteinander verbunden.
Die Realisierung der Limmattalbahn erfolgt in zwei Etappen. In der 1. Etappe wird der Abschnitt Zürich Farbhof bis Schlieren Geissweid (Tiefbaulose 1b, 2 und 3) ausgeführt. Das Los 1a (Abschnitt Bhf. Altstetten bis Zürich Farbhof) gilt als Option für die 1. Etappe und wird zeitlich mit der 2. Etappe (Tiefbaulose 4, 5, 6 und 7) ausgeführt. Das Los 2 beginnt bei km 1.400 an der Gemeindegrenze Zürich / Schlieren und endet nach dem Knoten Zürcher-/Grabenstrasse bei km 3.190 vor dem Stadtplatz Schlieren mit den drei Haltestellen Mülligen, Gasometerbrücke, Wagonsfabrik. Die Loslänge beträgt ca. 1.8km. Das Los 2 liegt in einem grösstenteils ebenen Gebiet und weist keine grossen Längsneigungen auf. Das Trassee fällt ab Stadtgrenze Zürich bis zum Zentrum Schlieren um rund 2m ab. Die Höhenlage der Limmattalbahn bzw. der Strasse orientiert sich an den bestehenden Strassenkoten.
Die Limmattalbahn wird in Mittellage geführt. Beidseits des Bahntrassees wird je eine Fahrspur für den MIV mit einem Radstreifen angeboten. Die beidseitigen Gehwege werden grösstenteils mit Baumreihen gestaltet. Die Fahrleitungsmasten werden im Gehweg angeordnet. Die Haltestellen werden einheitlich gestaltet und möbliert. Bei den Haltestellen Mülligen und Wagonsfabrik wird je eine unterirdische Gleichrichterstation in Ortbeton erstellt. Die beiden bestehenden Unterführungen Mülligen und Wagonsfabrik werden aufgehoben und abgebrochen. In diesen Bereichen werden die neuen Gleichrichterstationen für die Stromversorgung erstellt. Neben den Werkleitungen zum Betrieb der Limmattalbahn müssen auch Werkleitungen verlegt werden. Die Wasserversorgung Schlieren plant zudem einen Netzausbau.
