1956年12月，铁道部调整了铁路运行图，增开武昌北站（原徐家棚站）至广州站（原大沙头站）的29/30次旅客直达快车，经由粤汉铁路运行。1957年10月15日，武汉长江大桥建成通车，京汉和粤汉两条铁路接轨，合称为京广铁路。从1958年5月21日开始，29/30次列车延长至北京，经由京广铁路运行，车次不变。1959年，中国铁路运行图作出了一次较大的调整，29/30次列车车次变更为23/24次列车。1964年至1968年间，23/24次列车曾经缩短至郑州，运行区段调整为郑州至广州，车次改为81/82次。

为京九直通车设立的北京西站出入境联检厅，原为第一候车室

1969年调图，81/82次郑广直快列车重新延长至北京，运行区段调整为北京至广州，并正式启用47/48次车次，列车等级为直快旅客列车。1981年，中国铁路运行图再次进行了调整，47/48次直快列车升级成为特快旅客列车，车次不变，由北京铁路局担当，自此47/48次列车就成为与15/16次列车齐名的京广特快列车。1990年，47/48次列车开始使用25A型客车。后来又更换为25G型客车。1995年，47次从北京站至广州站需运行33小时31分，48次从广州至北京需运行33小时43分，且均为第一天晚间出发、第三天早间到达。1996年1月21日，47/48次进北京西站后也只是将始发时间提前了7分钟。

1996年7月，因应香港回归中国，市场需求及内地来港人数增加，两地交流频繁，开行京九直通车的计画被北京铁路局上报铁道部。1996年8月铁道部专门成立了工作组，与香港九广铁路公司多次商谈。

北京西站Z97次列车九龙段的月台範围是边防禁区，有警察防守

1997年3月26日，时任铁道部部长韩杼滨签发了《关于开行北京、上海—九龙直通旅客列车有关问题的请示》，并正式呈报国务院，并制定了《北京、上海—九龙直通旅客列车办法》（铁外函【1997】28号档案）和《实施细则》（铁外函【1997】70号档案）。国务院迅速批准方案，并要求北京铁路局全力以赴，确保在1997年7月1日香港回归之前开行京九直通旅客列车。

1997年4月1日，中国铁路实施第一次大提速，在新编运行图中，47/48次列车延长至九龙，改为北京西至广州东、九龙隔日开行，车次改为97/98次。但当时因开行京九直通列车的準备工作未完成，故暂时未实行，仍然终到广州站。

1997年5月18日，筹办历时一年的京九直通车及沪九直通车正式开通。早上7时30分，首列开往九龙（今红磡站），车次为97次的京九直通车从北京西站发车，当时的中国国务院副总理吴邦国出席开行典礼并剪彩，列车于次日下午1时10分抵达香港，全程约30小时。5月19日下午3点整，98次列车由九龙发往北京，5月20日晚上8时55分到达北京西站。京九直通车由北京铁路局北京西客运段（京局西段）担当，採用当时最新型的高质量25K型客车。当时列车会停靠东莞站（今常平站）约一个小时，乘客须携带所有行李，在该站办理内地出入境手续。而乘客也可以在除常平站以外的中途站上下车，包括广州东、广州、韶关、长沙、武昌、汉口、信阳、郑州和石家庄。京九直通车的首张车票于1997年5月12日售出。实际上，由北京开出并直通香港的列车在1988年9月24日即已出现，但并非图定列车，而是为纪念日本富士电视台成立30周年而开行的东方快车'88，这班特别列车由巴黎经波茨坦、华沙、莫斯科、伊尔库茨克、后贝加尔斯克、满洲里、北京、九龙（红磡），再由香港装船运至日本，莫斯科－北京段的径路与K19/20次列车相同，而在京港间的径路为京广、广九线（包括九广东铁）。如不计京广线改线，京九直通车在长阳村线路所－红磡段的径路与“东方快车'88”基本相同。

京九直通车停靠在红磡站

1998年10月1日，中国铁路实施第二次大提速，车次改为K97（下行）及K98（上行）。

保存在中国铁道博物馆（正阳门馆）的京九直通车T97次水牌

2000年10月21日，中国铁路实施第三次大提速，京九直通车由快速列车升级为特快列车，车次更改为T97（下行）及T98（上行）。同时取消广州和石家庄停站，全程时间缩短到约28小时。

2003年9月1日，根据国家质检总局、铁道部、公安部、海关总署四个部委决定，京九、 沪九直通列车旅客及其行李物品办理出入境手续程式，由原来的东莞常平口岸办理改为列车运行在广州东站至深圳站区间途中办理出入境手续。广州东站海关、天河出入境边防检查站以及天河出入境检验检疫局等出入境查验单位人员会在广州东站或深圳站上车，在广深线运行途中为旅客办理手续。列车不再停靠东莞站，进出境旅客无需下车即可办理有关进出境手续，节约了近一个多小时的时间。

2003年10月1日，北京西站的出入境大堂启用（原为北京西站第一候车室），乘客只需在始发站及终到站办理出入境手续，于9月开始执行的过渡性方案取消。列车运行时间进一步减少。列车实行封闭运行管理，来往京港的旅客不能再于中途站上下车。

2005年，北京西客运段和北京客运段合併，列车改由北京客运段（京局京段）担当。

京九直通车停靠在郑州站1号站台

2006年10月起，京九直通车执行票价浮动优惠，同时北京西站提供团体票优惠。优惠幅度按淡旺季不同而有所区别（每年的淡旺季的界定和优惠幅度大小按港铁和中国铁路总公司港澳台办公室公布为準）。这个优惠政策一直使用至今。

2007年4月18日，中国铁路实施第六次大提速，京九直通车行车时间由约27小时缩短至约24小时。

2007年9月25日起，根据铁道部安排，原来由北京铁路局北京客运段和北京车辆段担当乘务的京九直通车，改由广铁集团广深铁路股份有限公司广九客运段和车辆段担当，列车在石牌客技站进行整备。

2008年1月1日，京九直通车提升车厢等级，改用最高时速可达160公里的25T型客车（部分配属长沙车辆段），并改用韶山8型电力机车作为广九段的牵引机车，最高时速可达140公里（只限广深铁路），原有的25K型车底随后转配呼和浩特铁路局，目前用于包头至赤峰的K896/897、K895/898次列车。

2008年1月27日，受中国雪灾影响，一班原定于1月26日抵港的T97次列车被困长沙，于当日下午1时抵达红磡站，车程用了50小时，为京九直通车自1997年开行以来，时间最长的一次晚点。

韶山8型0163号机车牵引京九直通车通过港铁九龙塘站

2009年4月1日起，铁道部实行新运行图，京九直通车在京广线上按直达特快级别（最高速度160km/h）排点，全程运行时间缩短到23小时48分（下行）/ 23小时36分（上行）。

2014年10月下旬，因应12月10日全国调整新运行图，12月出发的京九直通车车票暂停发售，并于11月上旬正式发售。

2014年12月10日起，T97/98升级为直达特快列车，车次改为Z97/98次，原有的Z97/98次（太原－上海）改为Z198/195、Z196/197次。

2017年12月28日起，持53个国家护照的旅客搭乘京九直通车，并提供144小时内确定日期、座位前往第三国（地区）的联程客票，且从北京铁路口岸入境或出境的，可在北京市、天津市、河北省行政区域内免签停留144小时。

2019年4月1日起，中国铁路总公司把“九龙站”更名为“香港红磡站”，城际直通车车票上的列印名称由“红磡（九龙）”改为“香港红磡”。

2008年1月1日起，京九直通车开始使用25T型客车，採取19节车厢编组，设有高级软卧车、软卧车、硬卧车、硬座车，另有餐车、行李车及邮政车。而进入香港的Z97/98次（直通车段）列车共有9节车厢（1—9号车厢），包括1辆行李车、5辆硬卧车、1辆软卧车、1辆高级软卧车及1辆餐车。而后面的10节车厢（10—19号车厢）为北京西－广州东的Z97/98次（内地段），会在广州东站与进港的9节车厢解编（下行）或加挂（上行）。进港车厢与内地段车厢不允许互通，内地段仅检验检疫人员可进入餐车检查。而在进港班次开行期间，内地段车厢旅客的餐食亦会由乘务员推车供应。

1997年至2007年12月期间，列车使用25K型客车，由于所使用的25K型客车不兼容电力机车的DC600V供电模式，故设有空调发电车，牵引机车一度使用东风11型内燃机车。自2008年1月起，列车改用25T型新型直供电车底运行，并改用韶山8型及韶山9型电力机车牵引。2019年4月10日经全国铁路调图后，广州东至北京西的担当机车改由广州局的和谐1D型电力机车或北京局的和谐3D型电力机车运行，且两者均採用一机直达模式担当。

注：一般情况下，京九直通车只会安排一台机车牵引列车；而只有接载人大政协及中港高官往返北京的专列、天气恶劣或紧急情况下，才安排双机重联。

北京西站设有边检及海关后，取消东莞站停站，旅客在北京西站办理出入境手续。来往香港的车厢会採用口岸管制的方式进行封闭管理，旅客不能在中途站上下车，但乘坐Z97/98次（内地段）往来北京西和广州东之间的旅客仍可在中途站上下车。

北京西站余票告示板上京九直通车是P97次，与往广州东的Z97次区分

2019年3月1日前，京九直通车车票预售期为60天，自2019年3月1日起，直通车车票预售期改为30天。

为了区别进港直通车（北京西－香港红磡）和内地运行（北京西－广州东）的Z97次票额，在中国铁路客票发售和预订（TRS）系统中，对进港的京九直通车车次以“P”代替“Z”，变成“P97”（P是虚拟车次，另有W、V等虚拟车次字头）。但在实际行车中车次仍然是Z97。在售票时售票员直接输入P97即可直接销售京九直通车车票。

2012年10月21日下午，由北京西开往广州东的T97次列车运行至京广线涿州站至松林店站区间时，由于大货车司机不慎将铁路边的大树撞倒，导致5号车厢（硬卧车）被砸中。列车晚点52分钟，未造成人员伤亡。

Z97次列车（内地段）停靠在广州东站6号站台