Theo đề xuất của UBND TP. Hà Nội, tuyến đường sắt đô thị số 3.2 đoạn ga Hà Nội - Hoàng Mai có chiều dài gần 8,8km, hầu hết đi ngầm dọc theo các tuyến phố Trần Hưng Đạo, Trần Thánh Tông, Kim Ngưu và Tam Trinh.
Tuyến đường sắt sẽ đi qua các nút giao thông lớn như Ô Đống Mác (Vành đai 1) và Mai Động (Vành đai 2), kết thúc sau Vành đai 3. Toàn tuyến sẽ có 7 ga ngầm gồm Hàng Bài, Trần Thánh Tông, Kim Ngưu, Mai Động, Tân Mai, Tam Trinh, Yên Sở và khu đề pô sát Trạm bơm Yên Sở. Tổng mức đầu tư dự án dự kiến hơn 40.500 tỷ đồng, tương đương khoảng 1,8 tỷ USD.
Hiện tại, tuyến đường sắt đô thị số 3.1 đoạn Nhổn - ga Hà Nội đang trong quá trình xây dựng và dự kiến sẽ đi vào vận hành vào năm 2027. Việc đưa vào hoạt động đoạn tuyến 3.2 ga Hà Nội - Hoàng Mai sau đó sẽ hoàn thiện trục đường sắt Nhổn - ga Hà Nội - Hoàng Mai, góp phần giải quyết nhu cầu đi lại trên trục Đông - Tây của Thủ đô, đồng thời thu hút một lượng lớn hành khách.