Der Teil in Chemnitz, der "Chemnitzer Bahnbogen" erstreckt sich über 2,8 Kilometer. Dieser verläuft von der Augustusburger Straße bis zum Haltepunkt Chemnitz Mitte. Der Chemnitzer Bahnbogen ist Teil des Gesamtprojekts Sachsen-Franken-Magistrale. Diese erstreckt sich von Leipzig/Dresden über Werdau nach Hof. Dieser Abschnitt wird im Moment teilweise modernisiert.
Im Teilbereich in Chemnitz werden die Gleisanlagen, alle Signale und die Oberleitung erneuert und an heutige Standards angepasst. Teilweise werden auf der Strecke auch neue Stützmauern und Schallschutzwände errichtet. Der Bau der Gleisanlagen soll in den nächsten drei Jahren fertig werden.
Am 1. Juni 2018 wurde der Planfeststellungsbeschluss durch das Eisenbahn-Bundesamt, kurz EBA, erlassen. Der Neubau von vier Eisenbahnüberführungen wurde damit genehmigt.
Die Überführungen Augustsburger Straße, Stollberger Straße, Bernsdorfer Straße und Reichenhainer Straße werden durch neue Bauwerke ersetzt. Die zwei Haltepunkte Chemnitz Mitte und Chemnitz Süd werden ausgebaut. Fahrstühle tragen dazu bei, dass diese Haltestellen barrierefrei werden.
Seit März 2019 wird die Brücke an der Zschopauer Straße über die Gleise neu gebaut. Nach dem Kanalbau wird aktuell das Brückenbauwerk komplett ersetzt.
Sorge bereitet das Chemnitzer Viadukt, was auch unter dem Namen Beckerbrücke bekannt ist. Nach einigen Diskussion ob es neu gebaut oder modernisiert werden soll, konnte eine Einigung erzielt werden.
Es soll erhalten bleiben, aber eine grundlegende Sanierung erfahren. Die Vorhaben dazu sind noch nicht genehmigt. Ende 2019 wird die Deutsche Bahn dann die Pläne zum Planänderungsverfahren zum historischen Viadukt einreichen.
Nach der Zustimmung durch das Eisenbahnbundesamt kann dann der zweite Bauabschnitt beginnen.