Las obras llegaron a durar varias décadas, pero el proyecto nunca se completó en su totalidad.En ocasiones el trazado es denominado como la línea Calatayud-Cidad Dosante,[1] por ser la sección que sí llegó a entrar en servicio.La línea férrea propuesta buscaba establecer una conexión entre los puertos de Santander y Valencia, dando así salida por mar a las mercancías procedentes de las provincias interiores por las que estaba previsto que circulara el trazado.En los proyectos iniciales también estuvo prevista la conexión en Santander con el ferrocarril Astillero-Ontaneda, de vía estrecha.Para la construcción del ferrocarril se llegaron a levantar varias decenas de estaciones, así como numerosos puentes, túneles, etc.Por su parte, en Calatayud había enlaces ferroviarios con las líneas Madrid-Zaragoza y Calatayud-Valencia, de ancho ibérico.Acabada la contienda mundial, el Ministerio de la Guerra solicitó al de Obras Públicas que se revisara este proyecto y que la prevista línea férrea se realizara en ancho ibérico.[8] Las obras inicialmente no tropezaron con dificultades y, de hecho, avanzaron a muy buen ritmo.[9] A lo largo del trazado se construirían numerosos puentes y túneles para salvar los accidentes geográficos.Por otro lado, el trazado escogido entre Burgos y Santander suscitó no pocas críticas en la época por las numerosas dificultades técnicas que entrañaba su construcción.A todo esto se suma el hecho de que en 1927 se habían cambiado varios aspectos de la concesión ferroviaria, señalándose que el Estado podría modificar el trazado del tramo comprendido entre Cidad y Ontaneda, redirigiéndolo directamente hasta Santander.[12] A finales de 1933 el caso sería traspasado al Tribunal Supremo, que tiempo después acabaría decretando el sobreseimiento del sumario.Para finales de 1930 la totalidad del trazado construido ya se encontraba abierta al tráfico.Así mismo, se levantaron varias estaciones: Valdeporres, Engaña, Yera y Boo.[25] En aquel momento, solo faltaban por construir unos 35 kilómetros del trazado y realizar el tendido de vías en todo el tramo.La bifurcación del ramal fue establecida en el punto kilométrico 259,[27] pasada la estación de Burgos en dirección a Cidad-Dosante.Se clausuraron al tráfico la mayor parte de los tramos todavía operativos del Santander-Mediterráneo, junto a otros ferrocarriles transversales como el Plasencia-Astorga, el Guadix-Almendricos o el Valladolid-Ariza.Solo algunos pequeños tramos de ámbito local permanecen en servicio, mientras que otros se han adaptado como vías verdes.En el mismo año 1985 la consultora INECO presentó una propuesta para realizar un nuevo acceso ferroviario de Asturias a Cantabria y el valle del Ebro, aprovechando para ello buena parte de la obra realizada del Santander-Mediterráneo.En Calatayud empalmaba con las líneas Madrid-Barcelona y Calatayud-Caminreal, mientras que en Soria lo hacía con la línea Torralba-Castejón.En el municipio burgalés también se habilitó un ramal que enlazaba con el parque industrial de Villalonquéjar.[24] Kenneth M. Dobeson apunta a la posibilidad de que los nacionalistas vascos estuvieran tras esta maniobra,[24] llegando a realizarse un proyecto que preveía una conexión entre las estaciones de Trespaderne y Areta —donde se uniría con el ferrocarril Castejón-Bilbao—.Sin embargo, en opinión de los historiadores Juanjo Olaizola y Francisco de los Cobos Arteaga, «[...] si el Santander-Mediterráneo no se finalizó nunca fue debido a que, cuando se debía concluir el tramo final entre Yera y Sarón, había pasado el tiempo del ferrocarril.
