京广铁路由原京汉铁路和原粤汉铁路两段衔接而成。

1897年4月，京汉铁路（时称卢汉铁路）动工建设。

1900年7月，粤汉铁路动工建设。

1906年4月，京汉铁路建成通车，北起北京卢沟桥、南至武汉汉口。

1936年9月，粤汉铁路建成通车，北起武汉徐家棚、南至广州黄沙。

1954年4月，京汉铁路北京至汉口段进行複线改造。

京广铁路线路走向

1955年9月1日，武汉长江大桥开工建设；同年12月，粤汉铁路进行複线改造。

1957年4月，汉口至衡阳段铁路启动複线改造以及补充新线工程；同年10月15日，武汉长江大桥竣工运营，京汉铁路与粤汉铁路相接；同年11月，原京汉铁路与粤汉铁路正式合併为京广铁路。

1959年8月，京广铁路衡阳至广州段进行複线改造。

1961年9月，京广铁路北京至汉口段完成複线改造；同年，因资金不足，京广铁路衡阳至广州段暂停改造。

1970年10月，京广铁路汉口至衡阳段完成複线改造。

1978年9月，京广铁路衡阳至广州段重启複线改造，项目分段分期完成。

1986年8月，京广铁路郴州至韶关段启动电气化改造工程。

1988年2月，京广铁路郑州至武汉段启动电气化改造工程；同年11月，京广铁路郴州至韶关段完成电气化改造；同年12月，京广铁路衡阳至广州段完成複线改造，京广铁路全路段成为双线铁路。

京广铁路运行韶山8型电力机车

1992年12月，京广铁路郑州至武汉段完成电气化改造。

1993年5月，京广铁路北京至郑州段启动电气化改造工程，项目分段分期完成。

1998年6月，京广铁路武汉至广州段启动电气化改造工程，项目分段分期完成；同年8月，京广铁路北京至郑州段全线完成电气化改造。

京广铁路运行韶山9型电力机车

2001年4月28日，京广铁路全线完成电气化改造。

截至2007年3月26日，京广铁路经多次改造，主路段设计速度160千米/小时，局部路段达200千米/小时。

2007年3月27日，京广铁路信阳至广水陈家河段83千米新线开通。

2014年5月16日，郑焦城际铁路黄河大桥竣工，京广铁路上运行的火车换到此桥上运行。

京广铁路客货车站由北到南依次为：北京西站、丰台站（暂不办理任何客货运任务）、长辛店站、良乡站、窦店站、琉璃河站、琉璃河南站、涿州站、松林店站、高碑店站、定兴站、北河店站、固城站、徐水站、漕河站、保定站、保定南站、于家庄站、完县站、望都站、清风店站、定州站、寨西店站、承安铺站、新乐站、新安村站、正定站、柳辛庄站、石家庄站、平南站、窦妪站、元氏站、大陈庄站、高邑站、鸭鸽营站、临城站、隆尧县站、内邱站、官庄站、邢台站、小康庄站、留客站、沙河市站、临洺关站、黄粱梦站、邯郸站、北张庄站、马头站、光禄站、磁县站、讲武城站、柏庄站、安阳站、宝莲寺站、汤阴站、宜沟站、鹤壁站、高桥村站、淇县站、塔岗站、卫辉站、新乡北站、新乡站、七里营站、亢村站、忠义站、武陟站、老田庵站、黄河南岸站、广武站、东双桥站、南阳寨站、海棠寺站、郑州站、郑州南站、小李庄站、谢庄站、薛店站、新郑站、官亭站、长葛站、苏桥站、许昌站、石桥站、临颍站、小商桥站、孟庙站、漯河站、人和站、李庄铺站、西平站、焦庄站、遂平站、大刘庄站、驻马店站、马庄站、确山站、黄山坡站、新安店站、李新店站、明港站、三官庙站、长台关站、彭家湾站、周家湾站、信阳站、东双河站、柳林站、李家寨站、鸡公山站、武胜关站、孝子店站、东篁店站、广水站、杨家寨站、陈家河站、王家店站、卫家店站、花园站、陆家山站、萧家港站、孝感站、三汊埠站、祝家湾站、祁家湾站、横店站、滠口站、丹水池站、汉口站、汉西站、汉阳站、武昌站、余家湾站、武昌南站、大花岭站、纸坊站、乌龙泉站、土地堂站、山坡站、贺胜桥站、横沟桥站、鹹宁站、汀泗桥站、官塘驿站、中伙铺站、赤壁站、蒲圻站、茶岭站、赵李桥站、羊楼司站、临湘站、路口铺站、云溪站、岳阳北站、岳阳站、湖滨站、麻塘站、荣家湾站、黄秀桥站、黄沙街站、桃林站、范家园站、汨罗站、古培塘站、越江站、川山坪站、高家坊站、杨桥站、桥头驿站、霞凝站、捞刀河站、思茅沖站、长沙站、长沙东站、新开铺站、黑石铺站、大托铺站、暮云市站、易家湾站、白马壠站、株洲北站、株洲站、田心站、七斗沖站、渌口站、三门站、昭陵站、淦田站、平山塘站、朱亭站、石湾站、衡山站、洣河站、霞流市站、新霞流站、大浦街站、茶山坳站、衡阳北站、衡阳站、周家坳站、东阳渡站、向阳桥站、瓦园站、哲桥站、耒阳站、小水铺站、公平墟站、马田墟站、栖凤渡站、街洞站、许家洞站、郴州站、郴州南站、坳上站、良田站、太平里站、白石渡站、坪石站、罗家渡站、乐昌站、安口站、梅村站、犁市站、黄岗站、韶关东站、山子背站、马坝站、乌石站、大坑口站、高桥站、沙口站、冬瓜铺站、英德站、波罗坑站、连江口站、黎洞站、飞来峡站、潖江口站、源潭站、银盏坳站、军田站、广州北站、郭塘站、江村站、江高镇站、大朗站、棠溪站、广州站。

京广铁路正线自北京铁路枢纽丰台站引出，并由北京西站西侧引出西长联络线向西跨过三环路、四环路，在五环路衙门口桥转向西南穿过永定河和鹰山后转向南，经过后吕村站、云岗地区，于长阳线路所对接京广铁路正线；同时，北京站东侧引出既有京沪铁路折向西南方向经北京南站于柳村线路所对接京广铁路正线，正线出丰台站后向西过永定河卢沟桥，向南偏西方向出北京市进入河北省过涿州、高碑店站，过河北保定向西南经过河北省省会石家庄，向正南方经过邢台、邯郸后出河北省进入河南省安阳、鹤壁、新乡过黄河到达河南省省会郑州，继续向南经过许昌、漯河、驻马店、信阳，出河南省进入湖北省随州市广水，穿过大别山区后过孝感市孝感站向东南走一个直角进入湖北省省会武汉，在武汉市区走S形依次过汉口站、汉江、长江、武昌站后继续向南经过鹹宁、赤壁，再向西南出湖北省进入湖南省岳阳市后继续向南到达湖南省省会长沙，沿湘江一路南下经过株洲、衡阳、郴州，从大瑶山隧道穿过南岭后出湖南省进入广东省韶关市，沿北江而下经清远最后到达广东省省会广州。

1997年4月1日，中国铁路第一次大面积提速，京广铁路旅客列车最高运营速度140千米/小时。

2007年4月18日，中国铁路第六次大面积提速，京广铁路部分路段旅客列车最高运营速度250千米/小时。

2008年铁路春运，受雪灾影响，京广铁路一度陷入瘫痪状态。

建国初期至改革开放初期，京广铁路大量开行蒸汽机车和内燃机车；20世纪90年代，京广铁路逐渐普及韶山型电力机车；2009年以后，京广铁路普遍开行和谐型电力机车。

截至2001年，京广铁路为中国国内最长的双线电气化四显示自动闭塞轨道线路；2005年，京广铁路全线採用先进的ZPW－2000A型无绝缘移频自动闭塞系统，可消除原系统不同制式交替接收信号带来的安全隐患。

京广铁路纵贯中国南北地区，途经黄河流域、长江流域和南岭山脉，在当时是施建技术难度极大的工程，需面对多种複杂地质条件以及洪水、山体崩塌灾害。

京广铁路最早的黄河大桥建于1904年，后多次拆旧桥、建新桥。2014年5月19日，郑焦城际铁路黄河大桥建成通车，为黄河上首座四线铁路特大桥，取代原京广铁路黄河大桥。其中，京广铁路部分桥长11.28千米，设计速度160千米/小时。

武汉长江大桥是中国第一个五年计画的重点建设工程之一，纵跨湖北武昌蛇山和汉阳龟山之间，为中国在长江上兴建的首座公铁路两用桥，被称为“万里长江第一桥”；桥樑全长1155.5米，建设期间首创新型管柱基础结构，使水下的桥墩修建工作全部在水面上进行。

京广铁路鸡公山隧道是京广铁路信陈段改造的控制性工程，隧道全长5708米，穿越山体中的两条断裂带，坡陡弯急，需採用地质超前预报确定围岩类别、断层带和破裂带；该隧道建成通车后，打通了京广铁路信阳至广水陈家河段83千米堵点，列车运行速度从80千米/小时提高至160千米/小时。

京广铁路大瑶山隧道

大瑶山隧道是京广铁路衡广段扩能改造的重难点工程，位于中国广东省北部韶关市西北坪石至乐昌之间，南北纵穿大瑶山脉；隧道全长14.295千米，埋深70至910米，较原线路缩短约15千米；建设期间採用先进的“新奥法”施工方法，运用大型机械实现主要工序钻爆、支护、装运三条机械化作业线。

京广铁路大瑶山隧道获中国国家科学技术进步奖特等奖。

京广铁路是中国最重要的南北铁路交通大动脉，贯穿北京、河北、河南、湖北、湖南、广东6省市，是中国经由省会城市最多、连线其它线路最多、运输最繁忙的干线铁路。京广铁路提速改造在节省旅客旅行时间、缩短货物在途时间和降低铁路运行成本等方面发挥重要作用；对缓解运输紧张局面，加强中国南北经济文化交流，促进湖北、河南在中部崛起等具有重要意义。（新浪新闻 评）

京广铁路通过密切华北平原、江汉平原、洞庭湖平原、湘东丘陵、衡阳盆地、南岭、珠江三角洲多个地区的产业带联繫，进一步实现上述地区的产业升级，并在形成贯通南北的城镇产业密集带的基础上，为中部崛起和海上丝绸之路战略提供保障。（经济参考报 评）