El segundo trazado ferroviario efectúa un recorrido imaginario entre la estación de Villalón de Campos (Valladolid) y un apeadero situado en la ermita de San Saturio en Soria. El trazado es de vía única y electrificado con una estación central para efectuar los cruces. El tramo comprendido entre la estación de cruce y la ermita de San Saturio tiene en algunos puntos una pendiente del 15%, lo que hace necesaria la tracción por cremallera en ese trayecto. A lo largo del trazado pueden encontrarse tres puentes: uno de piedra, otro metálico y un tercero levadizo de ladrillo con forma de arco.

Por el trazado pueden circular dos trenes en sentido contrario simultáneamente, esperando en la estación de cruce el que llegue primero. Se dispone de dos locomotoras eléctricas y una de vapor. Todas estas locomotoras tienen un piñón por debajo capaz de acoplarse a la cremallera, aunque también pueden funcionar por adherencia como las locomotoras convencionales.