Byggeriet indebærer forskellige aktiviteter i flere faser over en årrække:
Byggepladserne ved Rødbyhavn på Lolland og Puttgarden på øen Fehmarn er blevet grundigt forberedt i årene op til anlægsfasen. Det gælder særligt den store byggeplads på dansk side.
Her er der anlagt nye kanaler, arbejdsveje og forsyningspunkter med strøm, vand og kloak-ledninger. Der er også nedrevet en del eksisterende bygninger på byggepladsen. Rundt om byggepladsen er der gravet nye vandhuller og opført paddehegn.
Forberedelserne til byggeriet blev afsluttet i 2019.
Både ved Puttgarden på Fehmarn og ved Rødbyhavn på Lolland er der opført arbejdshavne. Hertil sejles de store mængder byggematerialer, der skal anvendes til byggeriet. Dermed skånes lokalområdet på øerne for tung trafik med lastbiler.
Arbejdshavnen ved Rødbyhavn er langt den største af de to, da det er her produktionen af tunnelelementerne foregår. Havnen benyttes også, når de færdige tunnelelementer skal bugseres ud i Femern Bælt.
Den danske arbejdshavn blev taget i drift i juli 2022, og den tyske præcis ét år senere.
Der skal graves en ca. 18 kilometer lang rende fra Danmark til Tyskland, der skal rumme tunnelelementerne. Tunnelelementerne sænkes ned i renden, forbindes og dækkes til med et lag af beskyttelsessten. Overskudsmateriale fra udgravningen bruges til anlæg af nye kystområder nær Rødbyhavn og i begrænset omfang på Fehmarn.
Arbejdet med udgravningen af tunnelrenden begyndte i 2021, og ventes afsluttet i 2024.
Øst for Rødbyhavn opføres en fabrik til fremstilling af de 89 betonelementer, tunnelen skal bygges af. Der opføres fabrikshaller til 6 produktionslinjer: fem til tunnelens standardelementer og én til specialelementerne. Der bygges desuden en tunnelby til omkring 1.300 tunnelarbejdere med gode boligforhold, forplejning og sociale aktiviteter.
Tunnelbyen stod færdig i foråret 2023. Fabrikkens fem produktionslinjer til standard-elementer blev færdiggjort i august 2023. I december 2023 blev det også vedtaget af fabrikken bevares efter Femern Bælt-byggeriet er færdigt.
Der opføres en portalbygning omkring nedkørslen til tunnelen på både dansk og tysk side. Via portalerne forbindes tunnelens jernbane og motorvej med de opgraderede og til dels nyopførte veje og jernbaner i baglandet. Portalen har et lysgitter i loftet, der sikrer en blid overgang mellem det naturlige lys og lyset i tunnelen.
Arbejdet på portalbygningerne på dansk og tysk side begyndte i 2022. Den danske tunnelportal vil stå færdig i 2024. Den tyske i 2025.
Tunnelelementer bliver produceret på fabrikken i Rødbyhavn og bugseres løbende ud i Femern Bælt. Entreprenørerne nedsænker elementerne ét ad gangen og samler dem fra kysterne og ud mod bæltets midte fra både dansk og tyske side.
Det første tunnelelement vil blive nedsænket i Femern Bælt i 2024.
De færdige tunnelrør skal udstyres med tekniske installationer. Det gælder blandt andet ventilation, kommunikation, belysning, skilte og motorvej og jernbaneinstallationer. Arbejdet begynder, så snart de første tunnelelementer er på plads.
Før tunnelen åbner for trafik skal alle tunnelens installationer testes grundigt. Tunnelens sikkerheds- og beredskabsprocedurer skal også afprøves og godkendes af myndighederne, før Femern Bælt-tunnelen åbner for trafik.
Femern Bælt-tunnelen forventes at stå færdig i 2029.