A vonal átépítése előtt az ágyazat igen rossz műszaki állapotban volt, számos helyen szennyezett, sáros volt, illetve szinte az egész vonalon megfigyelhető volt az ágyazat aprózódása és az ágyazathiány (5. ábra).
A leírt műszaki hiányosságok miatt az átépítés előtt az egész vonalon jellemzőek voltak a pályageometriai hibák.

A vonal korszerűsítésének előzményei

A 2012 előtti időszakra a pálya minden alkotóelemének állapota rohamosan romlott, már a rendszeres karbantartási munkákkal sem lehetett a bevezetett nagyszámú sebességkorlátozást felszámolni, hogy az elvárt szolgáltatási színvonalat biztosítani lehessen.
A pálya korszerűsítése mellett a vasútvonal villamosítása is indokolt volt, hiszen mindaddig, amíg az nem valósult meg, a vonal „dízelszigetként” működött. A vegyes vontatási üzem miatt a dízel-villamos vontatás határán kényszerű, úgynevezett trakciótörések jelentkeztek. Ebből a következő hátrányok adódtak:

• 15-30 perccel hosszabb menetidő;
• több vontatójármű-igény;
• nagyobb állomásiszemélyzet-költség;
• nagyobb állomási infrastruktúra-igénybevétel (kapacitáscsökkenés, állomási kitérők fokozottabb igénybevétele stb.);
• költségesebb vontatás (magasabb pályahasználati díj);
• többlet vontatójármű üres futás.

A villamos vontatási üzem bármely vonal esetében gazdaságosabb a dízelüzemhez képest. A villamos vontatás költséghatékonysága a hazai árviszonyok mellett jelenleg mintegy ötször nagyobb, mint a dízelvontatásé. A Mezőzombor–Sátoraljaújhely vasútvonal villamosítására vonatkozó, 2006-ban elvégzett elemzés szerint a beruházás becsült megtérülési ideje 8 év [5], ami infrastrukturális beruházásnál rendkívül jó érték.
Az átépítés előtt a menetidő Sátoralja­új­hely és Budapest között több mint négy óra volt. Ez a villamosításnak és a 100 km/h-ra emelt sebességnek, valamint a jó pályaállapotnak köszönhetően (a menetrendi struktúra átalakítása után) akár három órára is csökkenthető.
Az elérhető menetidő-megtakarítás rendkívül fontos a szolgáltatási színvonal emelése szempontjából. Versenyképessé teszi a vasúti közlekedést a térségből Buda­pestre ingázók, illetve a térség látvá­nyosságai (Sárospataki vár, Sátoralja­új­helyi kalandpark, virágzó borkultúra) okán érkező turisták számára a közúti közlekedéssel szemben.
A térségi összefogásnak és a MÁV Zrt. Pályavasúti Területi Igazgatóság Miskolc előkészítő munkájának eredményeként megtörtént a fejlesztés első lépése; a MÁV­TI Kft. 2009-re elkészítette a vonal korszerűsítésére vonatkozó engedélyezési terveket.
A MÁV Zrt. Vezérigazgatóságának döntésére, a MÁVTI Kft. tervei alapján, 2012-ben megkezdődött a vonal első állomásközének átépítése. A kivitelezés 5 ütemben valósult meg (6. ábra):
1. ütem: Mezőzombor–Bodrogkeresztúr, 2012
2. ütem: Bodrogkeresztúr–Erdőbénye mh., 2014
3. ütem: Erdőbénye mh.–Olaszliszka-Tolcsva, 2015
4. ütem: Olaszliszka-Tolcsva–Sárospatak, 2016
5. ütem: Sárospatak–Sátoraljaújhely állomásköz átépítése, a vonal állomásainak részleges átépítése, a vonal villamosítása, biztosítóberendezési és távközlési fejlesztések, 2017–19.

Az első négy ütemet a MÁV FKG Kft. végezte el. A forrást a MÁV Zrt. biztosította az úgynevezett outsourcing felújítási keretből erre a munkára elkülönített összegekből.
Az ötödik ütem két szakaszban valósult meg. Sárospatak állomástól a 397+00 szelvényig a nyílt vonal átépítését itt is a MÁV FKG Kft. végezte, azonban a 397+00–443+00 szelvények közötti nyíltvonali szakasz és az állomási vágányok átépítésére, valamint a villamosításra és biztosítóberendezési fejlesztésekre vonatkozóan a Nemzeti Infrastruktúra Fejlesztő Zrt. nyílt közbeszerzési pályázatot írt ki. A pályázat nyertes ajánlattevője az M-S Konzorcium lett, mellyel a NIF Zrt. 2017. június 2-án szerződést kötött. A Konzorcium vezetője a Vasútépítők Kft., konzorciumi tagja a Vasútvill Kft. volt. A Konzorcium a tervezési feladatok elvégzésével a Speciálterv Kft.-t bízta meg.