海口到湛江的高铁是通过海南岛东西两端分别连接海底隧道和跨海大桥而过海的。其中，海南岛东端的海口至澄迈段利用海底隧道，南海上长达16.8公里，再由海底出发转而进入母岛北岸，绕过海口湾，最后进入海口站；海南岛西端的琼海至湛江段则通过跨海大桥实现。长达5.8公里的湛江铁路大桥是目前中国跨海大桥中最长的一座。通过这些工程，海口到湛江的高铁得以实现跨越海域的快速安全运行。