计划西通陕甘，东接海口，横贯苏、豫、陕、甘四省。清光绪三十年(1904)开始，陆续分段修筑，至1928年完成东自海州的大浦(今江苏连云港市东北大浦镇)，西至河南的灵宝，长约819公里。1930—1931年完成灵宝至潼关段，长72公里。1931—1934年完成今陕西潼关至西安段，长132公里。同时还完成了从连云港新浦至老窑一段铁路长约28公里。1935—1937年修通西安至宝鸡段， 长173公里。1939—1945年又修通宝鸡至今甘肃天水段(俗称天宝段)，长154公里。

自江苏省连云港到甘肃省兰州(西站)。横贯苏、皖、豫、陕、甘5省，经徐州、商丘、开封、郑州、洛阳、西安、宝鸡、天水等城市。全长 1759 千米。1905年始筑。1909年开封—洛阳段(1913年前称汴洛铁路)建成。其后向东、西伸展，1935年修至连云港，1945年通到天水。天水—兰州段1952年筑成通车。天水—兰州段和宝鸡—连云港段已建为复线，郑州以西为电气化铁路。为全国东西交通最重要的铁路大动脉，西连兰新铁路并出阿拉山口与哈萨克斯坦铁路相接，形成第二亚欧大陆桥。