Mit der Verlängerung der S13 um rund 13 Kilometer bekommt Bonn eine deutlich schnellere und häufigere Verbindung zum Flughafen Köln/Bonn. Durch den Ausbau zwischen Troisdorf und Bonn auf drei bzw. vier Gleise können Schienenpersonennahverkehr (SPNV) und Güterverkehr im rechtsrheinischen Bahnnetz bei Köln, das Teil des europäischen Güterverkehrskorridors Rotterdam - Genua ist, weitgehend voneinander getrennt werden. Das ist notwendig, um den heute bestehenden Kapazitätsengpass aufzulösen und den rechtsrheinischen Regionalexpressverkehr zu beschleunigen. Mit dem Bau des Halts in Bonn-Vilich wird die Umsteigebeziehung für Reisende vom Flughafen zum Bonner Hauptbahnhof erheblich verbessert. Der volkswirtschaftliche Nutzen des Vorhabens wurde bei einer gesamtwirtschaftlichen Bewertung auf aktueller Kostenbasis mit einem Nutzen-Kostenfaktor von 2,08 bestätigt.

Der Ausbau wird von Lärmschutzmaßnahmen über den gesamten Streckenverlauf flankiert. Die Anlieger der stark frequentierten rechtsrheinischen Bahnstrecke erhalten damit einen modernen Lärmschutz nach Lärmvorsorgekriterien. Insgesamt werden 15,5 km Lärmschutzwände gebaut. Auch die Siegbrücke wird lärmschutztechnisch saniert. Die Haltepunkte werden barrierefrei ausgebaut und die Bahnsteighöhen angeglichen. Im Bereich des Haltepunktes Bonn-Vilich wird die S-Bahn-Strecke für die Umsteigemöglichkeit zur Stadtbahnlinie 66 auf einer Länge von rund 1 000 Metern um bis zu eineinhalb Meter abgesenkt.

Die Finanzierung eines Großteils der Maßnahme erfolgt aus dem Nahverkehrsanteil der Leistungs- und Finanzierungsvereinbarung zwischen Bund und DB (LuFV, Anlage 8.7). Von den vertragsmäßigen Gesamtkosten in Höhe von rund 502 Millionen Euro entfallen rund 461,7 Millionen Euro auf die DB Netz AG, rund 40,2 Millionen Euro auf die DB Station & Service AG und 261 000 Euro auf die DB Energie GmbH. Das Land NRW beteiligt sich an diesen Kosten und zahlt 47,5 Millionen Euro.

Es ist eine Bauzeit von zwölf Jahren geplant. Die Zwischeninbetriebnahme bis Bonn-Beuel erfolgt nach zehn Jahren. Die lange Bauzeit liegt unter anderem darin begründet, dass „unter dem rollenden Rad“ gebaut wird, was wiederum viele unterschiedliche Baustelleneinrichtungen und Bauphasen erforderlich macht.