Die Höllentalbahn führt auf einer Gesamtlänge von 74,4 Kilometern von Freiburg im Breisgau durch das Höllental und über die Höhen des Schwarzwalds nach Donaueschingen. Die Strecke überwindet dabei auf den rund 25 Kilometern zwischen Freiburg Hauptbahnhof und dem Bahnhof Hinterzarten mehr als 600 Höhenmeter und zählt zu den steilsten Bahnstrecken in Deutschland.
Die Höllentalbahn ist in zwei Abschnitte unterteilt. Eine davon ist die Höllentalbahn West, die auf knapp 36 Kilometern vom Freiburger Hauptbahnhof über Kirchzarten, Himmelreich und Hinterzarten bis hinter den Bahnhof Titisee verläuft. Das künftig geplante Angebot auf der westlichen Höllentalbahn umfasst einen Halbstundentakt zwischen Freiburg Hbf und Titisee-Neustadt (Bahnhof Neustadt/Schwarzwald).
Die Höllentalbahn West ist eine vollständig elektrifizierte Strecke, die überwiegend eingleisig verläuft. Die Streckengeschwindigkeit beträgt max. 100 km/h. Zwischen den Bahnhöfen Hirschsprung und Hinterzarten befindet sich eine Steilstrecke mit einer max. Steigung von 57,79‰.
Das Projekt Breisgau-S-Bahn 2020 soll gut 340 Millionen Euro kosten, davon übernimmt der Bund 168 Millionen Euro, das Land etwa 55 Millionen und Kommunen und Landkreise zahlen mindestens 120 Millionen Euro.