Раніше передбачалося, що газопровід «Південний потік» буде включати в себе дві гілки, одна з яких буде прокладена на північ Італії, друга - до Австрії. Але 28 травня 2012 глава компанії «Газпром» Олексій Міллер повідомив про нову версію маршруту, в якому тепер відсутня друга гілка. Пропозиція компанії «Газпром» - завершити будівництво газопроводу «Південний потік» на півночі Італії.
Однак даний варіант ще не можна назвати остаточним. На листопад 2012 року планується прийняття інвестиційного рішення по даному проекту, разом з яким буде визначена і остаточна конфігурація споруджуваного газопроводу.
Свій початок газопровід «Південний потік» візьме під Анапою, від російського узбережжя Чорного моря. Планується, що морська ділянка труби пройде по російській і турецькій частині економічних зон чорноморської акваторії. Вихід газопроводу заплановано в районі болгарського міста Варна, а потім його маршрут через територію цієї країни пройде в Сербію, Угорщину та Словенію на населений пункт Травізіо, розташований на півночі Італії.
Від основної гілки газопроводу заплановано побудувати відводи, по яких газ буде надходити в Грецію, Хорватію і Республіку Сербську, яка входить до складу Боснії і Герцеговини. При розробці проекту розглядалося кілька варіантів прокладки «Південного потоку»: через Росію та Болгарію до Сербії-Угорщину-Австрію, Сербію-Угорщину-Словенію або Грецію-Італію. Пропонувався також варіант, що враховує всі три маршрути.
Останньою перешкодою на шляху газопроводу було отримання згоди турецької сторони на прокладку труби в її економічній зоні Чорного моря. Воно було отримано наприкінці грудня 2011 року. Урядом Росії було доручено компанії «Газпром» вже в 2012 році почати будівництво «Південного потоку» на території Росії. Завершити будівництво основної магістралі планується вже в 2016 році.