Les fonds ont été alloués à l'amélioration des infrastructures et du matériel roulant sur plusieurs grandes lignes : Paris-Rouen-Le Havre, Paris-Caen-Cherbourg/Trouville-Deauville, Paris-Evreux-Serquigny, Paris-Granville, et Caen-Le Mans-Tours, toutes transférées au contrôle régional en 2020.
Un aspect clé de l'investissement a été l'acquisition de 27 trains OMNEO 2, récemment achevés par Alstom. Ces unités circulent désormais entre Paris, Évreux, Serquigny, Vernon et Rouen, et complètent la flotte existante de 40 trains OMNEO 1 achetés en 2020. La région a dépensé environ 1,4 milliard d'euros pour l'achat de nouveau matériel roulant, et 180 millions d'euros supplémentaires ont été affectés à la remise en état et à la modernisation de 53 trains régionaux existants acquis entre 2004 et 2010, ce qui a permis d'allonger leur durée de vie jusqu'à 20 ans.
Les installations de maintenance ont également fait l'objet d'une attention particulière. Un nouveau dépôt de 70 millions d'euros situé au Havre entrera en service en juillet 2024 et s'occupera principalement de la maintenance des trains OMNEO 1. La Normandie exploite désormais quatre centres de maintenance pleinement fonctionnels situés à Sotteville-lès-Rouen, Caen, Granville et Le Havre. En outre, 10,3 millions d'euros ont été investis dans la modernisation des installations de stabulation pour les trains Regio2N à Évreux et Serquigny.
En outre, la Normandie a engagé 120 millions d'euros pour la modernisation des gares, y compris l'amélioration de l'accessibilité et des échanges multimodaux. Sur ce total, 87,6 millions d'euros ont été consacrés à la rénovation des bâtiments et à l'accessibilité des quais, tandis que 10,7 millions d'euros ont été spécifiquement dédiés à la modification des quais pour les trains OMNEO 2 dans les gares d'Évreux, de Bueil et de Bréval. Les pôles d'échanges multimodaux ont également reçu 27,6 millions d'euros, et 37 millions d'euros supplémentaires sont prévus pour l'amélioration des services dans les futures gares.
L'amélioration des infrastructures sur les voies a bénéficié de 140 millions d'euros depuis 2016, et un financement supplémentaire de 8 millions d'euros est prévu pour 2025 afin de compléter les projets d'entretien en cours de SNCF Réseau. Grâce au prochain contrat État-région dont la signature est prévue en juin, l'investissement total dans les infrastructures atteindra 250 millions d'euros, soutenant des projets tels que le développement du fret et les études pour les services régionaux express à Rouen et à Caen.
Suite à ces mesures, la ponctualité sur les lignes régionales a atteint 92 % fin 2024, soit une augmentation de trois points de pourcentage par rapport à 2019. La satisfaction des voyageurs a atteint 95 %, accompagnée d'une augmentation de 20 % de la fréquentation des trains par rapport à 2019. Pour répondre à la hausse de la demande, 70 trains supplémentaires par jour ont été mis en service à partir de décembre 2024, dont 59 trains supplémentaires sur l'axe Normandie-Paris et 11 au sein même de la Normandie.
