3号线一期起于红牌楼南站，并与规划地铁7号线换乘，出红牌楼南站后沿佳灵路由西南向东北方向敷设，敷设至佳灵路与二环路交叉口东北面设红牌楼站，出站后沿高升桥路继续向东北面敷设，敷设至一环路附近，拐向东面一环设高升桥站，出站后沿一环路向东敷设，在洗面桥街与一环路交叉路口西面设高新大道站，出站沿一环路向东敷设至人民南路与一环路交叉路口设省体育馆站与地铁1号线换乘，出站后沿一环路继续向东敷设一段拐向北面新南路与致民路交叉口处设滨江路站，出站线路沿红星路北行穿过南河、滨江路及东大街，在联升巷与红星路交叉口处设2、3号线春熙路换乘站，出站继续沿红星路北行，穿过CBD地区，在红星路与武城大道交叉口处设3、4号线省文联换乘站，出站继续沿红星路北行，在1号桥南端设1号桥站，出站穿过府河后不久拐向马鞍北路，在马鞍北路与一环路交叉口处设3、6号线马鞍北路换乘站，出站沿前锋路向北敷设一段，拐向三友路向北敷设至三友路与二环路交叉口处设三友路换乘站，出站后线路拐向川陕路设驷马桥站，出站后沿川陕路北行，在公交总站北面附近设动物园站，出站后沿川陕路北行，穿过三环在熊猫大道与川陕路交叉口南面设熊猫大道站，出站沿川陕路北行，穿过东风渠，在成都军区总医院对面设一期工程终点站（天回镇南站）。
一期工程线路全长19.63km，全为地下线。共设车站15座，主变电2座，北郊车辆段1处。