Der BBT besteht aus einem komplexen Tunnelsystem:
Der Erkundungsstollen wird auch nach der Fertigstellung des Tunnels und der Inbetriebnahme des BBT benötigt: Er wird für die Wasserableitung und die Instandhaltung der Anlagen genutzt.
Die seitlichen Zufahrtstunnel in Ampass, Ahrental, Wolf bei Steinach a.B. und in Mauls verbinden den Brenner Basistunnel mit der Außenwelt.
Alle 333 Meter gibt es Querverbindungen zwischen den beiden Haupttunnelröhren.
Bei unerwarteten Ereignissen können die Züge in unterirdischen Nothaltestellen (Innsbruck, St. Jodok, Trens) stehen bleiben.
Hier kann ein Zug im Bedarfsfall in die andere Tunnelröhre und somit das Gleis wechseln.
Die Wahl der Vortriebsmethode hängt von der geologischen Beschaffenheit des Gebirges, von geotechnischen Erkenntnissen und Prognosen sowie von baulogistischen und von wirtschaftlichen Überlegungen ab. Auch die Länge der vorzutreibenden Strecke und die zur Verfügung stehende Bauzeit beeinflussen die Wahl der Vortriebsmethode.
So werden manche Teilabschnitte des Tunnels konventionell, mittels Sprengvortrieb, andere in maschineller Bauweise, also mit einer Tunnelbohrmaschine (TBM), errichtet.
Der bergmännische Vortrieb ist ein flexibles Vortriebsverfahren. Es eignet sich für schwierige und wechselnde Gebirgsverhältnisse sowie für unterschiedliche und komplexe Querschnittsgeometrien. Die Arbeitsschritte beim Sprengvortrieb fix vorgegeben. Zunächst werden Sprenglöcher gebohrt. Diese werden mit Sprengstoff gefüllt, danach erfolgt die Sprengung. Nach dem Abtransport des Ausbruchmaterials, dem sogenannten Schuttern, erfolgt die Ausbruchsicherung mit Spritzbeton, Ankern, Gitterbögen und Baustahlmatten. Nach Abschluss eines Sprengzyklus beginnt der Prozess von vorne.
Die Tunnelbohrmaschinen (TBM) sind unsere „Giganten im Berg“. Sie bohren sich mit einem rotierenden Bohrkopf durch das Gestein und sichern den Rohbau mit Ankern, Bewehrungsmatten und Spritzbeton (siehe Grafik) oder durch den Einbau von Betonfertigteilen, den sogenannten Tübbingen. Der Vorteil des maschinellen Vortriebs liegt in der hohen täglichen Vortriebsleistung. Der wichtigste Teil der TBM, die einer Logistikfabrik unter Tage entspricht, ist der Bohrkopf. Dieser hat einen Durchmesser von mehreren Metern und besteht aus zahlreichen Meißeln, die den Fels andrücken und in kleine Gesteinsstücke zerbrechen. Die Nachläuferkonstruktion hinter dem Bohrkopf stellt die Versorgung des Vortriebs und die Entsorgung des Ausbruchsmaterials sicher. Darüber hinaus beinhaltet sie Felssicherungs-, Lüftungs- und Entstaubungseinrichtungen.