Le projet de modernisation de la ligne Serqueux-Gisors reposait sur un double impératif. D’une part, le projet visait à doter d’un nouvel itinéraire fret pour renforcer la desserte ferroviaire du port du Havre. En effet, pour accompagner la croissance de ses activités et faire face à la concurrence des ports du nord de l’Europe, le Grand Port Maritime du Havre devait se doter des moyens de mieux irriguer son arrière-pays, en développant les modes de transports massifiés au premier rang desquels le transport ferroviaire.
D’autre part, il s’agissait d’offrir de la capacité supplémentaire pour les trains de marchandises entre les ports normands et la région parisienne. Du fait de la croissance du transport de voyageurs et des travaux de rénovation du réseau, l’itinéraire historique n’avait plus les capacités suffisantes pour écouler le trafic entre Rouen et Paris. Afin que les Grands Ports Maritimes de Rouen et du Havre ne soient pas pénalisés et puissent continuer à compter sur une desserte ferroviaire de qualité, il était indispensable de disposer d’un itinéraire alternatif.
Ces travaux ont duré trois ans et ont été réalisés principalement depuis les emprises ferroviaires.