Die vorhandene Eisenbahnverbindung von Chemnitz nach Aue beginnt am Hauptbahnhof und verläuft über den Südbahnhof weiter in Richtung Einsiedel. Vorgesehen für das Projekt Chemnitzer Modell ist die Anbindung der weiter im Zwönitztal verlaufenden Bestandsstrecke an das Chemnitzer Stadtzentrum über den Campus der Technischen Universität.

Der erste Teilabschnitt Straßenbahn wurde Ende 2017 fertiggestellt. Danach folgte der Ausbau der Bestandsstrecke in Richtung Thalheim und Aue. Am südlichen Ende des Südbahnhofes, etwa in Höhe der Fußgängerbrücke nahe der Wolkensteiner Straße, treffen zwei von der Wendeschleife am Technopark neu zu errichtende, rund 200 Meter lange Verbindungsgleise auf die Bestandsstrecke. Straßenbahn- und Eisenbahnstrecke wurden ähnlich wie am Hauptbahnhof so miteinander verknüpft, dass die Fahrgäste aus dem Stadtzentrum umsteigefrei weiterreisen können.

Die Fahrzeuge verkehren dabei als Straßenbahn bis zum Technopark, dort findet die Umschaltung auf Dieselbetrieb statt und die Bahnen setzen ihre Fahrt über die Verknüpfungsstelle bis nach Thalheim und Aue im dieselelektrischen Betrieb fort.

Mit der Inbetriebnahme des Teilabschnittes Eisenbahn am 30. Januar 2022 wurden die Linien C13 und C14 aus Burgstädt und Mittweida nach Thalheim/Aue verlängert. Seitdem verkehrt die Linie C13 täglich zwischen den frühen Morgen- und den späten Abendstunden von Burgstädt nach Aue und zurück. Montag bis Freitag ganztägig sowie an Samstagen zwischen Vor- und Nachmittag verkehrt zusätzlich die Linie C14 stündlich von Mittweida nach Thalheim und verdichtet so in dieser Zeit das Fahrtenangebot zwischen Chemnitz und Thalheim auf einen Halbstundentakt. Sonntags verkehrt die C13 weiterhin im Stundentakt nach Thalheim und weiter nach Aue, während die C14 in Chemnitz endet. Die Linie C15 der Stufe 1 verkehrt weiterhin zwischen Hainichen und der Wendeschleife am Technopark.