El Túnel de Somaconcha está compuesto por dos tubos paralelos, uno por cada sentido de circulación, con unas longitudes de 1.601 m. para la calzada izquierda (en dirección a Santander) y 1.535 m. para la calzada derecha (en dirección a Palencia). La sección transversal se ha previsto para albergar una calzada derecha de tres carriles y una calzada izquierda de dos carriles.
Se desarrolla en una alternancia de areniscas y lutitas de color rojo intenso de edad Triásico (Buntsandstein) estratificadas en bancos métricos y con una estructura subhorizontal, con buzamientos suaves de 15-25º. La mayor parte de su trazado discurre en sección tipo túnel en mina, aunque debido a las condiciones impuestas por la Declaración de Impacto Ambiental (D.I.A.) ha sido necesario prolongar ambas bocas con túneles artificiales que facilitasen la integración en las laderas.
La construcción de este túnel contó con la dificultad añadida de tener que ser perforado únicamente desde el lado de la población de Pesquera (Boca Sur) para proteger un bosque de alto valor medioambiental. La ejecución del túnel en mina se realizó siguiendo el denominado Nuevo Método Austríaco.
Para facilitar la evacuación del túnel en caso de emergencia, los dos tubos se han comunicado mediante tres galerías de conexión, una de las cuales (la central) permite el acceso entre tubos de vehículos de emergencia. Además, el túnel fue adaptado durante su construcción al RD 635/2006 de Seguridad en Túneles de la Red de Carreteras, para lo que fue necesario un proyecto de adaptación desarrollado por WSP Spain.
