Long de 1044 m (du PK 046.354 au PK 047.398), le tunnel en " fer à cheval " est l'un des ouvrages clef nécessaires pour assurer la jonction entre Morbier et Morez. Ces deux gares ne sont séparées que de 1500 m à vol d'oiseau mais avec un dénivelé de 124, 30 m, insuffisant pour justifier un chemin de fer à crémaillère. En admettant une pente continue de 30 mm / m, alors considérée comme un maximum, la ligne doit parcourir au moins 4143 m pour compenser cette différence d'altitude (avec la déclivité maximale de 10 mm / m admise au milieu du 19e siècle, il lui aurait fallu 12 430 m). La solution retenue a donc été la réalisation d'un lacet dans la vallée de l'Evalude, perpendiculaire à celle de la Bienne : une fois le promontoire des Crottes passé, la ligne s'oriente au nord-est sur 1500 m, remontant vers l'extrémité de la vallée en suivant son versant nord (rive droite du torrent) puis, après avoir traversé l'Evalude, opère un demi-tour grâce au tunnel et descend au sud-ouest, sur l'autre versant. Son développement total est de 5163 m. Le tunnel lui-même enchaîne une section de 866 m en courbe à droite (d'un rayon de courbure de 220 m), une section droite de 117 m puis une section de 57 m en courbe à gauche (d'un rayon de 180 m), le tout avec une déclivité continue de 25 mm / m qui lui permet de racheter une différence d'altitude de 26, 10 m. De section ovoïde, il est entièrement revêtu de pierre de taille, avec appareil à bossages rustiques pour les murs et appareil uni pour la voûte en berceau plein-cintre (légèrement surhaussée). Ses extrémités s'inscrivent chacune dans un mur de tête, dont l'arc est lui aussi marqué par un appareil à bossages rustiques, construit en avant du rocher pour former piège à cailloux. Par endroits, la voie est munie d'un contre-rail de sécurité.