Une autoroute à quatre voies, sur deux étages, passera dans un tunnel de 3,3 milles (5,4 km) de longueur. Le tunnel sous-marin, dont le diamètre est de 45 pieds (13,7 m), se compose d'une portion creusée par forage de plus de 2 milles (3,4 km) de long, et de deux autres parties de 0,6 mille (1 km) chacune, construites selon la nouvelle méthode autrichienne (NATM) de creusage de tunnels. À une profondeur de 330 pieds (100 m) sous la surface de l'eau, dans le sable et le gravier, le revêtement de tunnel en anneaux de voussoirs (posé en un seul passage) doit pouvoir résister à une pression d'eau de 11 bars et à de fortes secousses sismiques. Les travaux comportent également le creusage dans de la roche de mauvaise qualité des deux côtés, européen et asiatique, de la traversée, ainsi que des conditions mixtes au front de taille, sous le Bosphore. La conception des anneaux de revêtement de tunnel, des joints d'étanchéité et des assemblages boulonnés a demandé une attention particulière.
Les imposants défis techniques qu'ont eu à relever les concepteurs et les constructeurs se sont conjugués aux difficultés, et aussi aux avantages, inhérents à la coexistence d'équipes de conception et de construction multinationales. La coordination de la conception et de la construction a été accomplie grâce au soutien de personnel de Turquie, de Corée, de Grande-Bretagne, d'Autriche et des États-Unis. Les plans de construction étaient bilingues, en turc et en anglais, et la conception devait se conformer aux normes turques, européennes et américaines.
