2004年10月27日，烟大铁路轮渡项目全面开工建设。项目总投资约30亿元，新建铁路引线34.35公里，海上运输距离约86.28海里（159.8公里）。北起旅顺口区长岭子站，南至烟台市珠玑站，纵贯渤海海峡。在公路运输上，北部旅顺西站通过土羊高速公路与沈阳至大连高速公路相连，从哈尔滨、沈阳南下的汽车可以不绕行大连市区直达港口，与港口近在咫尺之间的202国道可以通过开发区的黄海大道直达丹东；南部烟台北站与“沈海”高速公路相接；西南方向通过莱潍高速、济青高速直达济南；东南方向通过烟青一级公路仅2小时就可抵达青岛，交通十分便捷。

经铁道部及交通运输部批准，烟大铁路轮渡分别于2006年11月6日和2008年7月10日分别开通了渡运火车和汽车及旅客业务，渡船跨越渤海海峡将耗时6小时。渡船是世界上首次采用第三代吊舱式电力推进系统的铁路轮渡，是目前我国吨位最大、技术最先进、安全性能最好、舒适度最佳的火车、汽车滚装渡船。渡船全长182.6米，宽24.8米，满载排水量可达16229吨，单航次可载运一列50节（4000吨）货物列车，50辆载重汽车、25辆小汽车和480名旅客。船上设有不同等级的舒适舱位，电影院、超市、中餐厅、快餐厅、观景厅、会议室、多功能厅、卫星电视等一应俱全，可以为旅客提供个性化的商旅服务。目前，“烟大铁路轮渡”已有三艘渡船投入运营，分别是中铁渤海1号，中铁渤海2号，中铁渤海3号。港区分设有火车、汽车、旅客栈桥，做到了火车、汽车、旅客的安全隔离；旅客栈桥，是中国客滚船港口第一次采用航空标准全封闭廊桥，旅客不受任何天气影响，可安全、舒适、快捷上下渡船。

针对渤海湾海况复杂，在渡船设计上充分考虑了安全因素，采取了12项安全措施。“中铁渤海号”3艘渡船是我国首次采用综合全电力推进系统的滚装船，也是我国第一艘满足“两舱不沉”破舱稳性要求、第一艘采用计算机自动控制的纵倾调整系统的客运滚装船。渡船能原地3600回转、前进、后退、平移，并可利用减摇鳍在渡船遇到大风浪时将摇摆幅度控制在30以内。渡船能抗8级大风，使旅客感觉如在平地一般。自2006年11月6日开始运营至2010年10月22日18点，轮渡已安全运行1447天。