La cantidad de rulos, viaductos, túneles y otras sinuosidades que recorre el tren se debe a que el autor del proyecto, el ingeniero estadounidense Richard Maury, tomó partido teniendo en cuenta el principio de adherencia de las ruedas del tren a las vías y por las leyes de la física, desechando el sistema mecánico de cremallera comúnmente usado para que las formaciones ferroviarias puedan trepar con solvencia las alturas. No utiliza ruedas dentadas, ni siquiera para las partes más empinadas de la subida, porque las vías están dispuestas de una manera peculiar circulando por un sistema de zigzags y espirales.

El punto final del recorrido del Tren a las Nubes es el Viaducto La Polvorilla donde el tren llega a la altura de aproximadamente 4.220 m.s.n.m.
El recorrido tarda unas quince horas, desde las siete de la mañana hasta aproximadamente medianoche o más.