3号线北延伸线基本呈南北走向，主要沿川陕公路、大件路、蓉都大道及新都专大道走行属。线路从3号线一期工程设计终点引出后，逐渐过渡至路面采用高架敷设，沿川陕公路、大件路、蓉都大道东侧北行，依次设天回镇站（高架）、回龙站（高架）、三河站（高架）、兴城大道站（高架）、新都站（高架），而后，线路由道路东侧折至路中，并逐渐过渡至地下，又逐渐道路路中敷设变为路西敷设，设饮马河站（地下）。出站后，线路折向东，经新泰路至新都大道，设置石油大学站（地下）、红星村站（地下）。
线路全长12.5km，其中高架及过渡段长8.37km，地下段长4.112km。共设置8座车站，其中高架站5座，地下站3座。工程设主变电所1处，停车场1座。2013年下半年开工，建设工期2013年至2016年，总工期4年。