Durch die Verlängerung der S-Bahn entsteht eine direkte Anbindung an den künftigen Fernbahnhof und an den Stuttgarter Hauptbahnhof. Vorgesehen ist, dass alle heute in Filderstadt-Bernhausen endenden Züge künftig bis nach Neuhausen fahren. Die Züge werden verkehren von circa 5:00 Uhr bis circa 1:00 Uhr in der Regel im 30-Minuten-Grundtakt. Während des Tages soll die Zugfolge auf einen 15-Minuten-Takt verdichtet werden. „Der Ausbau des ÖPNV wird für uns in der Metropolregion Stuttgart immer wichtiger“, sagte Neuhausens Bürgermeister Ingo Hacker. Immer mehr Menschen wohnen und arbeiten in der Filderregion und „jede und jeder von uns möchte so bequem, verlässlich, ressourcen- und umweltschonend wie möglich unterwegs sein“, so Ingo Hacker. Die Antwort auf überfüllte Straßen und Staus sei der Schienenverkehr.
Projektpartner für die S-Bahn-Verlängerung nach Neuhausen sind der Verband Region Stuttgart, die Stuttgarter Straßenbahnen AG (SSB), die Stadt Filderstadt, die Gemeinde Neuhausen a.d.F. und der Landkreis Esslingen. Die SSB realisiert die Strecke und fungiert als Vorhabensträger, den Bau der Ingenieurbauwerke, Verkehrsanlagen und die im Vorfeld erforderlichen Leitungsverlegungen führt das Unternehmen Leonhard Weiss Gmbh & Co. KG durch.
Vier Kilometer misst die Strecke der S-Bahn-Verlängerung von Filderstadt nach Neuhausen auf den Fildern. Einen neuen Zwischenhalt wird es in Filderstadt-Sielmingen geben.
So wird die neue Strecke verlaufen: Hinter dem Bahnhof Filderstadt-Bernhausen endet heute der DB-Bestandstunnel der S-Bahn. Unmittelbar an diesen Tunnel wird sich ein neues, ebenfalls zweigleisiges Tunnelbauwerk anschließen, in dem die S-Bahn-Strecke die Karlstraße und auch den Knotenpunkt mit der Nürtinger Straße unterfährt. Über eine Rampe in Troglage wird das oberirdische freie Feld erreicht, ab dem die Neubaustrecke weiter der ehemaligen Filderbahntrasse folgt. Die dort vorhandenen Wege (Feldwege, Radweg) werden künftig im Bereich von heute landwirtschaftlich genutzten Flächen parallel zur S-Bahn-Trasse geführt. Nach einer weiteren Rampe in Troglage und der Unterquerung der Sielminger Bahnhofstraße folgt ebenfalls in Troglage die Haltestelle Sielmingen. Nach der Unterquerung der Sielminger Mercedesstraße folgt wieder eine Rampe in Troglage. Ungefähr ab der Markungsgrenze zwischen Filderstadt und Neuhausen verläuft die künftige Trasse bis zum Bahnhof Neuhausen eingleisig.
Die Oberfläche des freien Feldes wird hinter Sielmingen nur kurz erreicht, da die Trasse dann bereits in einer erneuten Rampe in Troglage abtaucht um – teilweise überdeckelt – die Werkszufahrt von TK Elevator zu unterfahren. Mit einer Rampe in Troglage erreicht die Trasse am östlichen Rand des Werksgeländes erneut das freie Feld und führt über einen flachen Trog bis in die Ortslage von Neuhausen hinein. Sie endet in einem dreigleisigen Kopfbahnhof mit zwei Bahnsteiggleisen und einem Abstellgleis auf dem ehemaligen Bahnhofsgelände der Filderbahn, das zwischen Bahnhofstraße, Robert-Bosch-Straße und Wilhelmstraße eingeschlossen ist. Die Bahnsteige haben eine Nutzlänge von 210 Metern. Die Bauzeit wird voraussichtlich gut vier Jahre betragen, der offizielle Spatenstich erfolgte im September 2023.
Neuhausen wird die neue Endhaltestelle auch städtebaulich nutzen. Geplant ist ein attraktiver Bahnhofsvorplatz, eine Pergolakonstruktion über dem gesamten kombinierten Bahn- und Bussteig und ein Radturm mit Einzelboxen und abgeschlossenen Sammelgaragen. Um auf sich ändernde Verkehrsflüsse zu regieren sollen verschiedene Mobilitätsträger und -formen verknüpft werden. Ein ParkRide-Parkhaus, eine Reparatursäule für Fahrräder, Carsharing, Mietfahrräder und -pedelecs könnten dereinst einen multimodalen Knoten bilden.