Un primo progetto fu presentato dall’ingegnere Emilio Oliveri nel 1880. Esso riguardò un percorso Urbino-Santarcangelo di Romagna che avrebbe attraversato il versante sinistro della valle del Conca, sottopassando il Colle di Montescudo con una galleria per giungere ad Ospedaletto di Coriano. La linea avrebbe attraversato il Marecchia con un lungo viadotto di 190 m nei pressi di Santarcangelo di Romagna.

Questo percorso fu definito tracciato basso e fu osteggiato dai comuni del Montefeltro che in contrapposizione produssero altre due varianti. Nella prima, detta tracciato alto, la ferrovia da Urbino sarebbe passata nei pressi di Sassocorvaro, Macerata Feltria, Montecerignone, San Leo, Pietracuta e Verucchio fino Santarcangelo di Romagna. Nella seconda, detta tracciato medio, da Urbino sarebbe passata verso Tavoleto, Montegrimano, Montecerignone e San Leo.

Tali interventi divennero sempre più accesi: nel 1886, 16 comuni si coalizzarono a sostegno del tracciato basso, appoggiati anche dal comune di Rimini il quale chiese inoltre al Ministero dei lavori pubblici di preferire il punto di arrivo della ferrovia sulla città riminese piuttosto che su Santarcangelo di Romagna. In cambio di questa richiesta e allo scopo compensare l’esclusione dal tracciato interessante i comuni del Montefeltro, nel 1890, il politico riminese Antonio Ferrucci, membro del Consiglio superiore dei Lavori Pubblici, propose la costruzione della ferrovia Rimini-Novafeltria. Tuttavia le battaglie legislative si conclusero nel 1894 quando il Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici approvò il tracciato cosiddetto medio.