湘黔铁路东起于湖南株洲，经湘潭、湘乡、娄底、涟源、冷水江、新化、安化、溆浦、怀化、芷江、新晃进入贵州，再经玉屏、镇远、凯里、贵定、龙里等市、县，西止于贵州贵阳，全长902公里，其中贵定至贵阳段与黔桂线并轨，贵州境内大龙至贵定段长276.3公里，设30个车站。湘黔铁路蜿蜒于武陵山和苗岭的群峰深谷中，贵州境内大龙至贵定段有隧道及明洞185座，总延长71800米，大中小桥梁183座，总延长28780米。
该路1958年至1960年曾两次上马两度停工，1970年9月复工后，于1972年10月建成通车。湘黔铁路原按1级干线、内燃机牵引设施建造，1988年12月贵州境内贵阳至玉屏段完成电气化改造后，玉屏至贵定段年通过能力由原来的1050万吨增至1780万吨，提高了1.7倍，贵定至贵阳南段年通过能力由原来的970万吨增至2210万吨，提高了2.28倍。湘黔铁路在湖南怀化与枝柳铁路交叉，在株洲与京广、淅赣铁路相接，该路的建成通车，不仅增加了西南地区通往东部沿海地区的通道，而且缩短了云、贵、川三省到中南、华南、华东地区部分省市的距离，对西南地区经济建设和国防建设都具有重要意义。
