Die eingleisige Bahn Hude-Blexen ist von Hude bis Nordenham als Hauptbahn und in der Fortsetzung bis Blexen als vollspurige Nebenbahn ausgebaut. Sie zweigt aus dem auf +12,00 N.N. liegenden Bahnhof Hude der Strecke Oldenburg-Bremen in Nordwestlicher Richtung ab, biegt alsbald auf hohem Damm, stetig fallend, nach N.N.O. um, durchläuft zunächst, auf etwa 2 km die stark abfallende Geest und tritt dann nach Überschreitung eines etwa 6 km breiten Moorstreifens in die eigentliche Marsch ein. Nach schienenfreier Kreuzung zweier Wege nördlich von Hude und Überschreitung der Berne auf eiserner Brücke erreicht sie bei km 4,31 den Bahnhof Neuenkoop (+1,50), schneidet hier die Chaussee Hude-Elsfleth in Schienenhöhe und läuft dann in einer 7370 m langen Geraden unter Beibehaltung der nahezu nördlichen Richtung weiter, sinkt hierbei auf +0,97, ihren tiefsten Punkt, überschreitet den Landgraben und das Mühlentief mittels eiserner Brücke, kreuzt die Chaussee Hude-Elsfleth nochmals in Schienenhöhe und hebt sich dann wieder beim Eintritt in die Marsch bei Bahnhof Berne, km 8,63, auf +1,75. Nach nochmaliger Kreuzung mit der Chaussee Hude-Elsfleth und Überschreitung des Logenburger Sietje und der Ollen auf eisernen Brücken wendet sich die Bahn nach N.N.W., überschreitet das Piependammer Sieltief auf eiserner Brücke und erreicht dann in starker Steigung, zuletzt 1:180, die zur Überschreitung der Hunte erforderlichen Höhe von +6,80. Nach schienenfreier Überschreitung eines Weges, km 12,77, geht die Bahn auf eiserner Brücke mit 2 festen Überbauten und einer Drehbrücke mit 2 Durchfahrtsöffnungen über die Hunte. Am linken Hunteufer fällt sie wieder und erreicht außendeichs, nicht hochwasserfrei, in starker Krümmung in die nord-nordöstliche und dann in die nördliche Richtung übergehend, bei km 14,76 den Bahnhof Elsfleth (+3,92). Zwischen der Huntebrücke und Elsfleth ist ein auch bei Hochwasser freier und zugänglicher Bahnsteig angelegt, der dem Personenverkehr bei Überschwemmungen des Bahnhofs Elsfleth dienen soll. In Elsfleth befinden sich Anlagen für den Umschlagverkehr zwischen Eisenbahn und Flußschiffahrt, sowie eine Schwellentränkungsanstalt.

Hinter Elsfleth tritt die Bahn mittels eines Schaarts durch den Hauptweserdeich und bleibt nun bis kurz vor Bahnhof Nordenham binnendeichs. Sie wendet sich mit scharfem Bogen nach N.O., schneidet in Elsfleth mehrere Straßen und die Chaussee nach Brake in Schienenhöhe und nimmt dann eine nahezu nördliche Richtung an. Nach Überschreitung des Elsflether Sieltiefs auf eiserner Brücke bleibt sie, anfangs bis auf +0,93 fallend, bis kurz vor Brake auf einer durchschnittlichen Höhe von +1,50.

Hinter Bahnhof Hammelwarden (+1,40), km 19,83, überschreitet die Bahn den Moorriemer Kanal und das Käseburger Sieltief auf eisernen Brücken, erreicht bei km 22,80 den Haltepunkt Kirchhammelwarden (+1,52) und beginnt bei km 24,27 zu steigen, bis sie die Höhe von +3,45 des Bahnhofs Brake, km 25,53, erreicht hat. Hier mündet die Linie Oldenburg-Brake ein und führen Gleisverbindungen nach dem für den Seeschiffverkehr eingerichteten und mit Ent- und Beladevorrichtungen, Seegüterschuppen usw. ausgerüsteten Hafen und Pier an der Weser.

Die Bahn überschreitet in der Stadt Brake mehrere Straßen in Schienenhöhe, von denen eine (die Mitteldeichstraße) mit einer Unterführung und eine andere (die Neustadtstraße) mit einer Überführung für den Fußgängerverkehr versehen ist, sodann jenseits Brake das Braker Sieltief auf eiserner und das Klippkanner Sieltief auf gewölbter Brücke und geht dann, dem Laufe der Weser folgend, in etwa nördlicher Richtung weiter. Bis Nordenham sind die Höhenunterschiede nur gering; sie bleiben zwischen +1,80 und +3,00 und erst auf Bahnhof Nordenham steigt die Bahn auf +4,25. Die Bahn überschreitet das Golzwarder, Schmalenflether, Abser, Strohauser, Beckumer, Esenshammer und Abbehauser Sieltief, sowie zwischen Rodenkirchen und Kleinensiel den Stadländer-Butjadinger Zuwässerungskanal auf eisernen Brücken, schneidet die Chaussee nach Nordenham nördlich von Rodenkirchen zweimal in Schienenhöhe und berührt die Bahnhöfe Golzwarden (+2,70), km 28,44, Sürwürden (+2,50), km 31,52, Rodenkirchen (+2,35), km 33,90, wo die Eisenbahn nach Varel abzweigt und ein Bahnsteigtunnel nach dem Mittelbahnsteig, sowie eine Fußgängerüberführung am nördlichen Bahnhofsende vorhanden sind, Kleinensiel (+2,10), wo eine Fährverbindung über die Weser mit Dedesdorf besteht, km 38,86, und Großensiel (+2,60), km 41,88. Von Kleinensiel bis Nordenham läuft die Bahn unmittelbar neben dem Weserdeich. Jenseits Gropensiel beginnt der Bahnhof Nordenham, km 43,65, der nach der Durchschneidung des Hauptweserdeichs bei km 43,38 mittels eines zweigleisigen Schaartes zum Teil außendeichs liegt, aber durch Hochwasserschutzanlagen, die bei Hochfluten zu bedienen sind, gegen Überflutungen geschützt wird. Auf Bahnhof Nordenham zweigt die vollspurige Kleinbahn nach Eckwarderhörne ab und es führen Gleisverbindungen nach dem Fischereihafen und dem Pier an der Weser, wo sich auch ein Anleger für die Dampfer der Weserfähre befindet. In km 48,52 ist ein Fußweg über den Bahnhof Nordenham mittels zweier eiserner Brücken überführt. Im nördlichen Bahnhofsende beginnt in nördlicher Richtung die als Nebenbahn ausgebaute Fortsetzung der Linie nach Blexen. Sie durchschneidet, bis Kabelstraße auf +3,20 fallend, den Deich in der Biegung kurz vor dem Übergang über die Straße zum Kabelwerk mittels Deichschaarts, hinter dem der Haltepunkt Kabelstraße, km 44.50, liegt, fällt dann mit einer Neigung von 1:60 auf 72 m Länge auf +2,00, überschreitet das Flagbalger und Waddenser-Tettenser Sieltief auf eisernen Brücken und durchläuft in N.O.-Richtung die Haltepunkte Friedrich Augusthütte, km 46,28, und Werftstraße, km 47,43, immer in einer Entfernung von 700 bis 800 m vom Weserdeiche bleibend. Nördlich der Station Friedrich Augusthütte wird ein Fußweg für die Arbeiter der Hütte mittels hölzerner, der Hütte gehöriger Überführung über die Bahn geleitet. Bei den Stationen Friedrich Augusthütte und Werfstraße zweigen Anschlußgleise nach den industriellen Anlagen ab. In ihrem weiteren Verlaufe wendet sich die Bahn, hinter Bahnhof Einswarden (+2,40), km 48,73, in östlicher Richtung und allmählich auf +4,10 steigend, ihrem Endpunkte, Bahnhof Blexen, km 50,22, zu, vor dem der Weserdeich nochmals mittels Schaart durchschnitten wird. In der Weser befindet sich hier ein Anleger für den Schiffsverkehr der Weserfähre mit Geestemünde-Bremerhaven und Nordenham. Die Einrichtungen und Anlagen der Weserfähre Geestemünde-Nordenham-Blexen sind Eigentum der Weserschiffsgesellschaft, an der auch der oldenburgische Staat beteiligt ist.

Von den Stationen dienen Kirchhammelwarden, Kabelstraße, Friedrich Augusthütte und Werftstraße nur dem Personenverkehr; in Blexen können Tiersendungen nicht abgefertigt werden. Die übrigen Stationen sind mit den Gebäuden, Gleisen und Einrichtungen für den Personen- und Güterverkehr, sowie mit Kreuzungsgleisen versehen. Ein Kreuzungsgleis befindet sich auch in Kirchhammelwarden. Brake und Nordenham sind mit Lokomotivschuppen und Wasserstation, Brake, Nordenham und Blexen mit Lokomotivdrehscheibe ausgerüstet; Elsfleth, Brake und Nordenham sind Sitze von Bahnmeistereien. Auf den Stationen ist die Bahnsteigsperre eingeführt. In Brake und Nordenham sind Bahnsteigüberdachungen vorhanden. Zwischen Hude und Blexen besteht eine Fernsprechleitung mit Anschluß der Bahnmeistereien und eine Streckenfernsprechanlage zwischen Hude und Großensiel.

An größeren Überbrückungen von Wasserläufen sind vorhanden:

1. km 3,34, Eiserne Brücke über die Berne mit 7,00 m Stützweite
2. km 5,30, Eiserne Brücke über den Landgraben mit 3,40 m Stützweite
3. km 7,83, Eiserne Brücke über das Mühlentief mit 9,00 m Stützweite
4. km 8,92, Eisenbetonbrücke über das Logenburger Sietje mit 6,50 m Stützweite
5. km 9,22, Eiserne Brücke über die Ollen mit 37,00 m Stützweite
6. km 10,47, Eiserne Brücke über das Piependammer Sieltief mit 13,00 m Stützweite
7. km 13,10, Eiserne Brücke über die Hunte mit zwei festen Überbauten von 32,65 m Stützweite
   und 32,90 m Stützweite
   und einer Drehbrücke mit 2 Durchfahrtöffnungen von je 24,67 m Stützweite
8. km 16,12, Eiserne Brücke über das Elsflether Sieltief mit 6,95 m Stützweite
9. km 20,78, Eiserne Brücke über den Moorriemer Kanal mit 41,58 m Stützweite
10. km 20,89, Eiserne Brücke über das Käseburger Sieltief mit 22,10 m Stützweite
11. km 26,05, Eiserne Brücke über das Braker Sieltief mit 21,30 m Stützweite
12. km 26,23, Gewölbte Brücke über das Klippkanner Sieltief 4,50 m weit
13. km 28,91, Eisenbeton-Brücke über das Golzwarder Sieltief mit 3,60 m Stützweite
14. km 30,25, Eiserne Brücke über das Schmalenflether Sieltief mit 8,40 m Stützweite
15. km 33,41, Eisenbeton-Brücke über das Abser Sieltief mit 8,50 m Stützweite
16. km 34,56, Eiserne Brücke über das Strohhauser Sieltief mit 12,20 m Stützweite
17. km 36,63, Eiserne Brücke über das Beckumer Sieltief 8,56 m Stützweite
18. km 36,92, Eiserne Brücke über den Stadländer-Butjadinger-Zuwässerungskanal mit 18,00 m Stützweite
19. km 38,76, Eiserne Brücke über das Esenshammer Sieltief mit 6,10 m Stützweite
20. km 41,73, Eiserne Brücke über das Abbehauser Sieltief mit 8,46 m Stützweite
21. km 45,25, Eiserne Brücke über das Flagbalger Sieltief 6,60 m Stützweite
22. km 46,17, Eiserne Brücke über das Waddenser-Tettenser Sieltief 6,60 m Stützweite

An Unter- und Überführungen sind vorhanden:

1. km 0,82, Wegunterführung mit eisernem Überbau von 5,10 m Stützweite
2. km 1,13, Wegunterführung mit eisernem Überbau von 5,30 m Stützweite
3. km 12,77, Wegunterführung mit eisernem Überbau von 4,80 m Stützweite
4. km 25,36, Fußweg-Unterführung im Zuge der Mitteldeichstraße in Brake, 2,50 m weit
5. km 25,52, Personentunnel auf Bahnhof Brake 2,50 m weit
6. km 25,80, Fußwegüberführung im Zuge der Neustadtstraße
7. km 33,88, Bahnsteigtunnel auf Bahnhof Rodenkirchen 3,50 m weit
8. km 34,17, Eiserne Fußwegüberführung in Rodenkirchen
9. km 46,90, Hölzerne Fußwegüberführung (den Metallwerken gehörend)
10. km 28,52, Eiserne Fußwegüberführung in Nordenham

Wichtigere Straßen- und Chausseeübergänge in Schienenhöhe befinden sich in km 4,34, 8,95, 10,54, 14,91, 15,00, 15,10, 19,80, 22,78, 25,26, 25,81, 28,50, 31,53, 34,19, 39,15, 41,78.

Das größte Neigungsverhältnis beträgt zwischen Hude und Nordenham 1:100, der kleinste Krümmungshalbmesser rd. 275m, und zwischen Nordenham und Blexen 1:60 und rd. 400m.

Die Oberbauanordnung der Bahnhofsgleise und des Streckengleises der Strecke Hude-Nordenham besteht aus den Formen De, Dh - von km 13,385 bis km 14,102 liegt eine Versuchsstrecke mit Titaneisenschienen der Form D - und Dh Br, auf der Strecke Nordenham-Blexen aus der Form 6e. Die Gleisbettung besteht auf der freien Strecke und den durchgehenden Bahnhofsgleisen größtenteils aus Steinschlag, im übrigen aus Sand.