Вторая нитка комплекса была запроектирована в рамках проекта по переводу железнодорожной линии на двухпутное движение. Трасса была выбрана и утверждена Министерством путей сообщения СССР еще в 1991 г.
Проходка второго пути Джебского тоннельного комплекса началась в 2001 г. Проект строительства был разработан ООО ПИИ «Бамтоннельпроект» совместно с ОАО «Томгипротранс», работы вели тоннельные отряды № 12 и № 22 ОАО «Бамтоннельстрой». 20 мая 2004 г. произошла сбойка тоннеля. В ноябре 2006 г. новая нитка была введена в эксплуатацию.
Из-за сложности горного массива тоннель сооружен в форме овала с радиусом 330 м. Путь в тоннеле уложен безбалластным способом, что увеличивает сроки эксплуатации пути и позволяет повысить скорость движения поездов с первоначальных 40 км/ч до максимальной в процессе обкатки тоннельной трассы.
При сооружении нового тоннеля применялась специальная гидроизоляционная технология, которая не допускает проникновения водных стоков на бетонную обделку тоннеля и предотвращает его разрушение. Данная технология увеличивает сроки эксплуатации (без капитального ремонта) почти до 100 лет. Кроме того, в тоннеле предусмотрена система ходов и секция для безопасной деятельности обслуживающего персонала. Запасные ходы ведут в дренажную штольню протяженностью 792 м, построенную параллельно тоннелю и предназначенную для стока воды и служащую эвакуационным выходом в случае чрезвычайных ситуаций.