AbstractHow should one cope with complexity and uncertainty in mega infrastructure projects? While rational theories tend to eliminate or reduce these unruly conditions, the authors of this article are in search of a different approach to deal with the characteristics of complexity and uncertainty proactively. Three theoretical reflections are introduced to explore possible solutions: (1) the change of institutions to address the problem of excessively simple structures for making decisions on complex projects; (2) the shaping of a learning environment in order to deal with uncertainty and emergent properties; and (3) balancing the generation and the reduction of a variety of policy options in order to select a limited number of feasible options and to bridge the strategic exploration and the operational processes of decision making. Informed by this conceptual thought, concrete pathways are developed and discussed by means of a case study of the construction of a high‐speed railway line in the Netherlands.RésuméComment doit‐on gérer complexité et incertitude dans le cadre de mégaprojets d'infrastructure? Tandis que les théories rationnelles ont tendance àéliminer ou à minorer ces circonstances incontrôlées, cet article recherche une approche différente pour aborder les caractéristiques de la complexité et de l'incertitude de manière proactive. Trois axes de réflexion théorique sont présentés: la transformation des institutions, pour résoudre le problème des structures extrêmement simples confrontées à des décisions sur des projets complexes; la configuration d'un environnement d'apprentissage, pour faire face à l'incertitude et aux nouveaux éléments; l'équilibrage entre génération et réduction des diverses possibilités d'action publique, afin de sélectionner un nombre restreint d'options réalisables et d'harmoniser recherche de stratégies et processus décisionnels opérationnels. À partir de cette réflexion conceptuelle, des voies concrètes sont développées et analysées à travers une étude de cas sur la construction d'une ligne ferroviaire à grande vitesse aux Pays‐Bas.