Il s'agit de l'ouvrage d'art majeur de la ligne Arvant-le Lot. Il est long de 1958 mètres en ligne droite et s'abaisse vers la Cère de 24 mm par mètre. Wilhelm Nordling écrit : "Il y avait un grand intérêt à ne pas réduire cette pente, pour mettre l'entrée du tunnel à l'abri des débordements de l'Alagnon, et se ménager la place nécessaire pour le dépôt des déblais. Elle a paru admissible, au point de vue de l'adhérence des machines, parce que les abords du tunnel sont eux-mêmes placés dans de mauvaises conditions climatériques et en courbe de 300 mètres dont la résistance s'ajoutera à celle de la déclivité extérieure de 30 millimètres". C'est le sixième des vingt-sept tunnels ferroviaires de plus d'un kilomètre que possède le Massif Central. La recherche d'une moindre altitude et d'une pente plus faible que le tunnel routier a entraîné un tracé légèrement différent : altitude plus basse et déport du tunnel ferroviaire vers le nord-ouest à sa sortie dans la vallée de la Cère.

Maçonnerie en moellons assisés (granite) hourdée au mortier de ciment de laitier, avec chemisage en pierre sèche.

De nombreuses cartes postales du début du XXe siècle existent montrant, côté sud, les deux sorties de tunnel, presque superposées. L'une d'elle semble avoir servi de modèle au peintre-verrier de l'église de Saint-Jacques-des-Blats (médaillon en partie supérieure de la verrière 1, Notre-Dame du Mont-Carmel).