Marmaray, denizin altından 1.4 kilometrelik bir tüp tünel ile geçmektedir. Tünel, 11 adet daldırma tüp tünel şeklinde inşa edilmiştir. Marmaray'ın denizin altından geçen bölümü, sadece Ayrılık Çeşmesi, Üsküdar, Sirkeci ve Yenikapı istasyonlarını kapsamaktadır.