线路全长859km,山西省境内正线长为710km，陕西省境内正线长为149km，其中大同至原平段利用在建北同蒲第三、四线160km，原平至西安段新建线路长度699km。全线桥隧比例约占线路全长的78%，共设车站29个，其中新建车站18个、利用在建和既有铁路客站11个。线路设计行车速度250km/h，并预留进一步发展条件，机车为电力动车牵引，列车运行控制方式为自动控制，调度指挥方式为综合调度集中。全线工程投资预估算总额为963.3亿元，建设工期四年半，2014年竣工。

该线建成后，可实现大同至西安铁路通道内客货分线运输，大幅提高运输能力和质量。届时，大同至西安旅客列车运行时间将由现在的16个多小时压缩至3小时左右。通过与石（家庄）太（原）客运专线、太原至中卫（银川）铁路、陇海客运专线、西（安）成（都）客运专线有效衔接，进一步拓展快速客运网覆盖面，形成山西、陕西通往全国各地高效便捷的快速客运网，大大缩短区域内主要城市间以及与全国各区域间的时空距离，满足日趋增长的旅客运输需求，对促进地方区域经济可持续发展将产生重要作用。