Samotný záměr spojit oba břehy vznikl už před 150 lety. Technologické a následně i finanční potíže tehdejšího státu pod vládou sultána Abdülhamida II. ale vedly k odkladu. Realizace projektu, který byl nově vypracován v 90. letech, tak začala až v roce 2005 za vlády premiéra Recepa Tayyipa Erdogana.
Tunel je dlouhý zhruba 16 kilometrů a je zároveň nejhlouběji položeným tunelem svého druhu na světě - leží v hloubce kolem 60 metrů. Výstavba samotného tunelu stála asi 5,5 miliardy lir (51,8 miliardy Kč) a je jedním z plánovaných megaprojektů Erdoganovy vlády.
Stavbou projektu bylo pověřeno japonsko-turecké konsorcium. Finance na jeho výstavbu pocházejí převážně od japonské banky pro mezinárodní spolupráci JBIC. Celý projekt má však zpoždění. Původně měl být tunel dokončen v roce 2009, ale jako první ho začaly zpožďovat archeologické vykopávky v místě hloubení, které mimo jiné ukázaly, že historie města je stará 8500 let, místo původně odhadovaných 6000 let.
Projekt Marmaray má snížit automobilový provoz v Istanbulu o 20 procent. Odhaduje se, že denně by mohly vlaky přepravit asi 1,5 milionu lidí.
Premiér Erdogan navrhl v Istanbulu několik dalších megaprojektů. Mezi nimi je i vodní kanál paralelní s Bosporem, největší letiště světa, třetí most přes Bospor a obří mešita. Zvažuje se i jaderná elektrárna.
Některé projekty však vyvolaly protesty veřejnosti. Jako kontroverzní se podle agentury Reuters ukázal plán přestavby istanbulského parku, který v květnu spustil největší protivládní protesty za posledních deset let.
