管道线路是指从输送起点到终点管道途经的地理线路，其间分布着各种工艺站场和阀室等设施。

线路选线是个复杂的过程，首先根据地形地貌、交通、通信电力设施等自然社会条件，初步选择2～3个备选线路方案，再根据沿线人文环境条件，如城镇、水源地、保护区等，进行调整，备选线路方案需要向各级政府报审，对于穿越公路、铁路、河流等情况，应通过相关协议征得相关方同意，最后对备选方案进行经济比选。

管道线路用管是用于输送介质的圆形管子。管道线路用管方案需要考虑介质类型、输送压力、制管能力等因素，并经过技术经济比选确定。油气输送管道口径大、压力高，进入管道的介质一般经脱水、脱硫等处理，因此首选钢质管子，即钢管，按制作方式分为无缝钢管、电阻焊钢管、直缝埋弧焊钢管及螺旋缝埋弧焊钢管。钢管制作标准执行GB/T 9711《石油天然气工业管线输送系统用钢管》或API Spec 5L:Specification for Steel Line Pipe。

管道敷设是将管子安装到预定位置的过程。根据管道敷设位置的不同，分为沟埋敷设、土堤敷设、地上敷设。沟埋敷设是通过开沟，将管子直接埋设于地面以下，较其他敷设方式施工简单，占地少，不妨碍农业耕种，不妨碍交通，对环境影响小，运行维护管理方便，若条件许可，则是管道敷设优先推荐方式。土堤敷设一般适用于地下水位较高，土壤很湿或沼泽地区，这些地段开沟困难，通过外运土方，将放置在地面的管子包覆起来形成土堤。因修筑土堤需要大量土方，若需从远处运土，或取土会破坏地貌和天然排水系统，影响农业和交通，则不宜采用土堤敷设。地上敷设是将管子架设在各种支撑结构上方，因支撑结构安装复杂，投资较大，影响地表景观，故不优先采用，但在多年冻土区、滑坡区、采矿区、沼泽地、地震活动断裂带以及同天然障碍物和人工构筑物交叉的局部管段，不适宜采用沟埋和土堤敷设，可采用地上敷设。此外，在采用隧道通过水体、山体等障碍物时，隧道内管道通常采用地上敷设，也可采用覆土埋设。

管道防腐是为减缓或防止管道受输送介质及外部环境介质的化学或电化学作用而发生破坏所采取的防护措施。输送介质在进入管道前都要处理至达到管输要求，故通常不对钢管内表面采取防腐措施。管道敷设方式不同，钢管外表面接触的环境介质也不同。沟埋和土堤敷设管道直接接触土壤、地下水等腐蚀介质，地上敷设管道则会与大气接触，因此，均需采用绝缘层将钢管与外界隔离，称之为外防腐层。随着外防腐层老化、局部损伤等，钢管外表面局部会裸露在腐蚀介质中，发生电化学腐蚀。为了抑制局部电化学腐蚀，可以给钢管通上电流，使其成为电路中的阴极，对其进行保护，称之为阴极保护。为了抑制局部电化学腐蚀的发生，还可以连通比钢管更活泼的金属，在发生电化学腐蚀时，与钢管连接的金属为阳极，发生腐蚀，钢管为阴极，受到保护，称之为牺牲阳极保护。如果管道周围存在直流电或交流电，则会发生外界电流导致的钢管腐蚀，此时需要采取排流或隔断电流等措施，称之为杂散电流保护。管道防腐设计是确定外防腐层、阴极保护、牺牲阳极保护、杂散电流保护等方案的过程。

阀室是线路截断阀及其配套设施的总称。按照规范要求，沿管道每隔一定距离就要设置阀室，主要功能是事故状态时截断管道，以减少输送介质损失、降低事故危害程度，同时方便管道维修和抢修。阀室通常布置在交通方便、地形开阔、地势相对较高的地方，设置间距依据管道所处地区的具体条件确定，对于输气管道，根据沿线人口密度不同，最大间距分为8千米、16千米、24千米、32千米四档，对于输油管道，最大间距为32千米，有时也会因土地征用、地质条件、水文条件等限制，最大间距在规范允许范围内进行微调。

管道水工保护是对影响管道安全的水土流失采取的治理措施。自20世纪70年代起，中国逐步开展管道水工保护设计工作。最初，主要针对管道穿越河道时，水流冲刷侵蚀作用导致管道穿越段河岸摆动及河床下切，进而发生管道暴露、悬空甚至漂管事故。为防止管道受水流冲刷破坏，采取多种水工防护措施，并称之为管道水工保护，延续至今。20世纪90年代末期，中国油气管道建设迅猛发展，在以涩宁兰一线、西气东输一线等重大工程为代表的油气管道建设项目的推动下，管道水工保护技术进入快速发展时期，涉及范围远远超出最初河道设防的范畴。例如，当管道敷设于地形起伏的坡面地段时，在降雨形成地表径流的条件下，管顶覆土极易流失，从而造成坡面管道长距离暴露。因此，从广义上讲，为防止管道发生水土流失，避免因水土流失而给管道造成安全隐患所采取的工程措施均称为管道水工保护工程，包括支挡防护、冲刷防护、坡面防护三大类。

除了上述工作，管道线路设计还包括沿管道修建的固定墩、管道标识、伴行道路等设施的设计。