Depuis la réalisation de l’interconnexion entre le nord et le sud de la ligne en 1995, l’irrégularité du RER D est l’une des plus élevées du réseau. Cette situation est principalement liée aux conditions d’exploitation sur la ligne : longueur de certains parcours, imbrication des circulations au nœud de Corbeil, saturation du tunnel entre Châtelet et Gare du Nord…
Le STIF a donc étudié un projet de rétablissement à court, moyen, et long termes de la régularité de la ligne :
d’ici fin 2008, des dessertes seront reconfigurées, en particulier on réduira le nombre de longs parcours qui engendrent de nombreuses irrégularités ;
à partir de 2012, des investissements très importants en infrastructure sont proposés pour rétablir une régularité pérenne. Le coût global de ces aménagements avoisinerait 150 M€ ;
à partir de 2015, trois scénarii sont proposés visant à renforcer la desserte du plateau de Sénart, section la plus chargée et qui a un fort potentiel de développement. Le coût global des investissements serait compris entre 220 et 250 M€.
Une concertation publique sur différents scénarii proposés est organisée du 29 janvier au 9 mars 2007 .
Le 29 janvier 2007 a été mis en circulation sur la ligne D la première rénovée d’une série de 84 automotrices à deux niveaux de type Z20500, qui représentent les 2/3 des places offertes sur la ligne. Constituées de 5 voitures (2 motrices et 3 remorques), ces rames de conception récente (les dernières ont été livrées en 1998) peuvent circuler accouplées, formant ainsi des trains de 10 voitures, pouvant transporter jusqu’à 2600 voyageurs (dont 160 assis) : ce sont les rames du parc Transilien offrant la plus grande capacité. Grâce à cette rénovation, les 470000 voyageurs quotidiens de la ligne devraient être entièrement débarrassés des « petits gris » d’ici 2012.