Er zijn op de Betuweroute vijf tunnels aangelegd en in Barendrecht een overkapping. Drie van de tunnels zijn geboord: de tunnel onder het Pannerdensch Kanaal, de Sophiaspoortunnel en de Botlekspoortunnel. Hierbij is gebruik gemaakt van toentertijd in Nederland nog niet eerder toegepaste boortechnieken. Het boren van tunnels bij de Betuweroute betekende een groot aantal innovaties op de in het buitenland reeds langer toegepaste boortechniek. Het continu boren bij de Betuweroute was zelfs nieuw in de wereld. Deze continu borende machine werd voor het eerst ingezet bij de aanleg van de Sophiaspoortunnel.

Soft ground tunnelling
De innovaties op het gebied van de boortechniek zijn deels voortgekomen uit de aanpassing aan de Nederlandse situatie. Het grondwaterpeil is in Nederland veel hoger dan in het buitenland. Het is zelfs bijna ‘dik water’. Er is haast geen stevige, solide grond. Daarom is de boortechniek die de projectorganisatie gebruikte ook wel 'soft ground tunnelling' genoemd. De slappe grond in Nederland vergde veel onderzoek vooraf en tijdens het boren moesten de processen steeds worden bijgestuurd. Het pilotproject hierbij was de Botlekspoortunnel. Inmiddels is de tot aan de aanleg van de Betuweroute in Nederland nauwelijks toegepaste boortechniek een beproefde technologie.

Tunneltechnische Installaties
Ook de technische installaties in de tunnels hebben veel vernieuwende aspecten gekend. Daarbij was er speciale aandacht voor veiligheid. De vijf tunnels van de Betuweroute zijn de eerste spoortunnels in Europa met sprinklerinstallaties. Deze aan het tunneldak aangebrachte sprinklers zijn onderdeel van het uitgebreide pakket van zogenoemde mitigerende maatregelen van elke tunnel, waarmee een brand in de kiem wordt gesmoord. Bij brand treden de sprinklers automatisch in werking om te blussen of om de tunnelwanden te koelen zodat deze niet beschadigen. Een sprinklerinstallatie treedt in werking bij het oplopen van de temperatuur of bij het tot stilstand komen van de trein. Als dit tegelijkertijd gebeurt dan starten de sprinklers meteen met sproeien. De sprinklers zijn onderverdeeld in secties van elk 30 meter. Alleen in de sectie waar de brand is en in de secties direct ervoor en erachter, springt de installatie aan. In de blaasrichting van de ventilatoren gebeurt dat ook nog bij één extra sectie.