往海南岛的火车开到雷州半岛南端的徐闻县粤海铁路北港后，分拆成为四段，牵引到火车轮渡第一层船舱里，轮渡上层可载汽车和其他过海乘客。火车轮渡驶过琼州海峡到达海口粤海铁路南港，把各段车厢牵引到码头上，重新连接起来后开到火车站，全程约需3个半小时。

火车轮渡是指凭借巨型渡轮，将整列车厢运过江河湖海的火车。就是火车开到海峡的岸边，火车分节推上专用的渡轮，开到对岸在重新结合上陆地的火车轨道。