Après 15 ans de travaux, la nouvelle ligne de banlieue Marmaray Gebze – Halkali, transitant par le tunnel sous le Bosphore, a été inaugurée le 12 mars 2019. Depuis le 13 mars 2019, elle est empruntée par des trains de banlieue et des trains à grande vitesse YHT en provenance d’Ankara ou de Konya, interconnectant le réseau à grande vitesse turc avec la partie européenne de la Turquie.
Déjà en 1860, un ingénieur français, M. Préault, avait réalisé un avant-projet de ponttunnel sous le Bosphore, qui devait relier la rive asiatique et la rive européenne de la ville de Constantinople, maintenant dénommée Istanbul. Ce projet, approuvé par le gouvernement de l’Empire ottoman, n’a pu aboutir pour des raisons techniques, particulièrement en raison des forts courants marins du Bosphore. Pour permettre de raccourcir le temps de trajet des 2 millions de voyageurs qui traversent quotidiennement le Bosphore et de diminuer la circulation routière dans Istanbul, le ministère turc des Transports a lancé en 2004 le projet Marmaray, qui comprend la construction d’un tunnel de 13,6 km, dont 1,4 sous le Bosphore et la modernisation de 60 km de voies ferrées existantes. Le projet Marmaray s’est déroulé en deux phases. Après l’étude de faisabilité lancée en 1998, la maîtrise d’oeuvre a été attribuée au cabinet Avrasyaconsult en 2000. Les travaux, confiés à un consortium turco-japonais composé des sociétés japonaises Taisei et Kumagei et des sociétés turques Nurol et Gama, ont débuté le 9 mai 2000. Ces travaux comportaient la réalisation d’un tunnel de 13,6 km entre les gares de Kazliçesme, située en Thrace sur la rive européenne du Bosphore, et Ayrilik Cesmesi, située en Anatolie sur la rive asiatique du Bosphore, dont 1 386 m sous la mer, et de trois nouvelles gares souterraines, Üsküdar, Sirkeci et Yenikapi.
Le tunnel sous le Bosphore est situé à une profondeur maximale de 60,46 m par rapport au niveau de la mer. Il est composé d’un tube immergé constitué de 11 sections, dont huit de 135 m, deux de 98,5 m, et une de 110 m. D’une masse totale de 18 000 t, il répond aux normes antisismiques et anti-incendie. Le tunnel sous la mer est relié à la ligne par deux tunnels creusés l’un vers Kazliçesme et l’autre vers Ayrilik Cesmesi. Il a été achevé le 20 octobre 2008 avec un peu de retard par rapport aux prévisions à la suite de découverte de sites archéologiques près de la gare de Sirkeci, située sur la partie européenne du Bosphore.