Z izvedbo varnostno-tehnične nadgradnje železniškega predora Karavanke sta Direkcija za infrastrukturo in ÖBB Holding AG pričela v mesecu avgustu 2020. Večina del je bila izvedena v času popolne zapore proge med 5. oktobrom 2020 in 10. julijem 2021. Zaključek vseh del je predviden jeseni 2021.

V okviru del sta bila zaradi zagotovitve zadostnega prostora v predoru odstranjena oba obstoječa tira in položen nov tir, ki sedaj zadostuje novim varnostnim standardom. Izvedena je bila ureditev vozne mreže, v celoti so bili sanirani poškodovani deli konstrukcije predorske cevi, obnovljeni in restavrirani so vstopni portali, urejeno je ustrezno odvodnjavanje, izveden je intervencijski hodnik, postavljene so signalnovarnostne in telekomunikacijske naprave. 

Po izvedeni nadgradnji so v predoru izboljšane varnostno-tehnične razmere, izboljšana je varnost železniškega prometa in potnikov, omogočena je višja hitrost prometa do 120 km/h in zaradi sodobnih nadzornih in varnostnih sistemov tudi pogostejši intervali vlakov. Z izvedbo ustreznih sistemov je izboljšana požarna varnost v predoru ter zagotovljeni pogoji za varno in učinkovito reševanja v primeru nesreč. Z nadgradnjo predora je zagotovljena ustreznejša železniška povezava s širšim evropskim prostorom. 

Dne 3. 7. 2021 je bila izvedena tudi avstrijsko-slovenska reševalna vaja v predoru, kjer je bilo preverjeno delovanje določenih sistemov.

Izvedba projekta Varnostno-tehnična nadgradnja železniškega predora Karavanke je sofinancirana iz Kohezijskega sklada. Za izdelavo investicijske in projektne dokumentacije, pa so bila Sloveniji in Avstriji odobrena evropska sredstva iz Instrumenta za povezovanje Evrope.