2004年10月27日，煙大鐵路輪渡項目全面開工建設。項目總投資約30億元，新建鐵路引線34.35公里，海上運輸距離約86.28海里（159.8公里）。北起旅順口區長嶺子站，南至煙臺市珠璣站，縱貫渤海海峽。在公路運輸上，北部旅順西站通過土羊高速公路與沈陽至大連高速公路相連，從哈爾濱、沈陽南下的汽車可以不繞行大連市區直達港口，與港口近在咫尺之間的202國道可以通過開發區的黃海大道直達丹東；南部煙臺北站與“沈海”高速公路相接；西南方向通過萊濰高速、濟青高速直達濟南；東南方向通過煙青一級公路僅2小時就可抵達青島，交通十分便捷。

經鐵道部及交通運輸部批準，煙大鐵路輪渡分別于2006年11月6日和2008年7月10日分別開通了渡運火車和汽車及旅客業務，渡船跨越渤海海峽將耗時6小時。渡船是世界上首次采用第三代吊艙式電力推進系統的鐵路輪渡，是目前我國噸位最大、技術最先進、安全性能最好、舒適度最佳的火車、汽車滾裝渡船。渡船全長182.6米，寬24.8米，滿載排水量可達16229噸，單航次可載運一列50節（4000噸）貨物列車，50輛載重汽車、25輛小汽車和480名旅客。船上設有不同等級的舒適艙位，電影院、超市、中餐廳、快餐廳、觀景廳、會議室、多功能廳、衛星電視等一應俱全，可以為旅客提供個性化的商旅服務。目前，“煙大鐵路輪渡”已有三艘渡船投入運營，分別是中鐵渤海1號，中鐵渤海2號，中鐵渤海3號。港區分設有火車、汽車、旅客棧橋，做到了火車、汽車、旅客的安全隔離；旅客棧橋，是中國客滾船港口第一次采用航空標準全封閉廊橋，旅客不受任何天氣影響，可安全、舒適、快捷上下渡船。

針對渤海灣海況復雜，在渡船設計上充分考慮了安全因素，采取了12項安全措施。“中鐵渤海號”3艘渡船是我國首次采用綜合全電力推進系統的滾裝船，也是我國第一艘滿足“兩艙不沉”破艙穩性要求、第一艘采用計算機自動控制的縱傾調整系統的客運滾裝船。渡船能原地3600回轉、前進、后退、平移，并可利用減搖鰭在渡船遇到大風浪時將搖擺幅度控制在30以內。渡船能抗8級大風，使旅客感覺如在平地一般。自2006年11月6日開始運營至2010年10月22日18點，輪渡已安全運行1447天。