Mellom Oslo og Ski hadde Østfoldbanen fått dobbeltspor i ­løpet av mellomkrigstiden. Sør for Ski fulgte Østfoldbanen den kurverike enkeltsporede traséen fra åpningen i 1879. I etterkrigstiden hadde trafikken på Østfoldbanen økt, og allerede i 1950 sa NSB ifra om at dobbeltspor mellom Ski og Moss ville bli nødvendig. Stortinget sa nei til det den gang.

I 1970- og 80-årene ble forsinkelsene stadig mer regelen enn unntaket, fordi kapasiteten på strekningen var sprengt. Det var blitt bygget en rekke boliger i området, og mange reiste med tog til og fra jobb i Oslo. Det ble mer og mer klart at dobbeltspor mellom Ski og Moss ville bli nødvendig.

Anlegget ble satt i gang tidlig i 1990-årene. En helt ny trasé ble anlagt fra Ski til Ås, og planovergangen over E18 ved Holstad og på riksvei 152 sør i Ski forsvant i 1994. Mellom Ås og Vestby stasjon innebar utbyggingen også at strekningen ble rettet ut betydelig.

Sør for Vestby stasjon hadde man bestemt seg for å anlegge dobbeltsporet parallellt med ny firefelts E6. Både jernbanen og motorveien fikk traseer lengre vest i Vestby kommune enn de opprinnelige traseene. Over Hølendalen ble det bygget tre enorme bruer som er 416 meter lange og 54 meter høye. Det gikk med 8000 kubikkmeter betong og 1525 tonn armeringsstål til byggingen av bruene.

Den 21. september 1996 kunne jernbanebrua tas i bruk. Samtidig ble den gamle strekningen forbi Kjenn og Hølen, samt Såner stasjon, nedlagt. Det er også bygget en dobbeltsporet parsell forbi Rygge stasjon. Gjennom Moss er jernbanen fremdeles enkeltsporet, men to nye tunneler og en ny Moss stasjon er under bygging.

Nye E6 gjennom Vestby, som ble bygget parallellt med jernbanen, ble åpnet sommeren 1998.