Legende:

durchgezogen: S-Bahn Linien, Teil des Vorschlags
gestrichelt: S-Bahn nach S21 (in Bau)
gepunktet: Regionalbahn vom/zum Tiefbahnhof

Stuttgart 21 gibt auch die Möglichkeit die S-Bahn umzustrukturieren. In München baut man für Milliarden eine zweite Stammstrecke, die parallel zur alten Fahrgäste schnell durch die Innenstadt bringt. In Stuttgart hat man nun die Möglichkeit dasselbe zu tun. Neben dem Kapazitätsgewinn in der S-Bahn kann man auch Regionalbahnen auf S-Bahn verkehr umstellen und somit das Angebot nochmals ausweiten.

Die neue Stammstrecke ist die alte Panoramabahn, die die Bahn nach Stuttgart21 nicht mehr braucht, da nun alle Regionalzüge zum Flughafen fahren. Diese Strecke liegt nicht ganz so zentral, bietet allerdings ebenfalls zahlreiche Umstiege und auch die Möglichkeit schneller durch die Stadt zu kommen.
Am Nordbahnhof entsteht ein neuer S-Bahn Umsteigeknoten. Auf den ersten Blick mögen die vielen Bahnsteige etwas chaotisch anmuten, allerdings sind die Wege Luftlinie maximal 500m lang. Zudem ist im Hauptknoten nötig, dass es mehrere Bahnsteige gibt und diese auch nicht voll ausgelastet sind, damit sich Verpätungen nicht durch das ganze Netz ziehen.

Im Rahmen der Ausbaumöglichkeiten gibt es den Plan Verkehr vom höchstbelasteten Tunnel (Feuerbach) in den am geringsten belasteten Tunnel (Bad Canstatt) umzuleiten. Hier wäre ein zusätzlicher kurzer Tunnel vom Tunnel Bad Canstatt in den Pragtunnel nötig (P-Option). Dieser wird dann wahrscheinlich auch nicht allzu ausgelastet sein und auch nur wenige Meter unter dem Nordbahnhofsgelände liegen, sodass sich die Möglichkeit eines Halts für die Regionalbahnen bietet.