Größtes und aufwändigstes Bauwerk im Zuge der Kammquerung des Thüringer Waldes war der Rennsteigtunnel. Mit 7916 Metern Länge entstand hier der mit Abstand längste Straßentunnel in Deutschland.

Die Gesamtuntertunnelung des Gebirgskammes garantiert den Erhalt und die ungehinderte Entwicklung aller wertvollen Biotope und vermeidet die Störung von Flora und Fauna. In Bezug auf Natur- und Landschaftsschutz stellt dieser große Tunnel die beste Lösung dar. In der Mitte des zweiröhrigen Tunnels erreicht die A 71 bei ca. 670 m über dem Meeresspiegel ihren höchsten Punkt zwischen Erfurt und Schweinfurt. Diese Steigung ist deshalb erforderlich, weil der Rennsteigtunnel im Berg den Brandleitetunnel der Bahn-Strecke Erfurt-Meiningen (mit 3038 Metern Länge der längste Eisenbahntunnel der ehemaligen DDR) überquert. Zwischen dem Eisenbahntunnel, der 1881 bis 1884 gebaut wurde, und dem Autobahntunnel verbleibt eine Gebirgsfeste von 6 bis 7 m.