黔桂铁路起自广西柳州，终于
贵州贵阳，沿线经广西宜山、金城江、南丹、贵州省
麻尾、
都匀、
贵定达贵阳，全长489公里，是中国西南地区的第一条准轨铁路。
黔桂铁路，即
黔桂线，是西南地区的第一条准轨铁路。2004年12月，
黔桂铁路扩能改造工程正式动工。改造后柳州段到贵阳段489公里，比原线路缩短119公里，总投资91.7亿元，铁路为国铁一级单线，预留复线。限制坡度：6‰，加力坡13‰。最小曲线半径：柳州至麻尾一般地段2000米，困难地段1600米。牵引种类：电力。最大牵引质量：3800吨。闭塞类型：自动站间闭塞。新建和改建桥梁163座，总长33476米；新建和改建框架桥16座，计280米；新建隧道138座，其中最长的定水坝隧道总长为 8540米；新建及改建涵渠11993座；新建和改建车站47个。
其西北端终点贵阳接
川黔线、
贵昆线、
湘黔铁路，东端柳州接湘桂铁路、焦柳铁路，向南延伸，通黎湛铁路，南防铁路、南昆铁路。
因抗日战争需要，于1939年7月开始修建。因筑路官僚贪污腐化，克扣粮饷，工头肆意欺压民夫，加上匪患频繁，致使工程时停时续，1940年年末，柳州-河池金城江段161公里建成。至1944年日军攻进广西、时局日趋紧张、全线不得不停工时，仅修好柳州至都匀清泰坡461公里，勉强通车运营。而这段铁路，也由于日军在1944年的入侵而损毁严重。
1945年日本投降，国民政府对该线进行修复，至1949年修复了柳州至金城江段。1950年10月，拆除
黔桂铁路金城江至都匀300公里的废弃钢轨用于湘桂铁路柳州至南宁段的建设，于1951年1月拆完。1955年，开始对黔桂铁路金城江至都匀段进行修复，同时动工修建都匀至贵阳段。1958年底，都匀至贵阳间完面铺轨任务，1959年1月7日，自广西壮族自治区柳州市至贵州省
贵阳市的黔桂铁路606.7公里全线通车。2004年12月，扩能改造工程动工，2009年1月10日竣工投入运营，改造后的线路全长由606.7公里缩短至489公里。
黔桂铁路的技术条件原为Ⅲ级干线，1965年后改造成为Ⅱ级干线，全长607.8公里中，除侧岭复线插入2.2公里，贵阳至贵定复线76.7公里以外，其余均为单线，共有76个车站。线路的特点黔桂铁路纵联黔、桂两省区，跨越高原、山地、岔地三大地貌类型，地势北高南低。自柳州(海拔92米)至六甲(海拔205米)为低平的广西岩溶盆地。六甲北上至都匀(海拔733米)，为黔南、桂北岩溶山地。都匀至贵阳(海拔1100米)为低山丘陵、宽谷和浅盆地组成的黔中岩溶高原。修建该线时，由于资金、技术力量所限，以降低线路标准来适应地形变化，线路傍山贴岭，升降急剧，曲折展转，迭为起伏。全线以坡度大、曲线半径小、技术设备简陋、标准低成为该线的特点，最大牵引质量为1200吨，从而也造成了运能不足，麻尾口为全路闻名的限制口。
全线共有车站73个，其中42个设在直线上，31个设在曲线上(有13个车站的坡度大于6‰)，如长山、关上站设在反向曲线上，且半径仅181.5米和191米，坡度分别为9.9‰和7‰。车站到发线有效长也很短，有一半以上车站只有450米，最短的仅364米。桥隧集中在金城江～都匀、都匀～贵阳段。由于桥隧设计标准低，桥梁孔径和隧道净空有些还不符合限界要求。如东江大桥由于孔径小，受拉浪水电站影响，经常淹没梁底0.7米，影响行车；隧道小于6米高净空的有24座，大多数隧道修建于40年代，且无衬砌支护，经过50多年的使用，有些隧道洞顶或洞壁已遭风化，甚至造成局部失稳，产生落石。据不完全统计，产生过落石的隧道共有4座， 严重威胁着行车安全，急待加固处理。
拔贡1号，瑶寨1号～9号，石板井1～7号， 拉麻、白牛关等座隧道均不符合限界要求。全线使用的钢轨，除都匀～贵阳配置50公斤/米外，其它区段均用杂轨。由于全线高坡、小曲线半径多，因此钢轨磨损十分严重。据资料，重磨一般年耗2.5～5毫米，严重的达9～10毫米；侧磨一般年耗3～8毫米，严重的达9～12毫米。六甲-都匀段每2～3年就需换轨。沿线陡坡地段巡道工每年可拾捡闸瓦1～2吨，可见维修工作量之大。
因其独特的线路，许多大马力的内燃机车无法行驶，为此，专门设计了DF7D机车来作为
黔桂铁路的专用机车。全线客货列车平均运行时速仅为41公里、21公里，控制区间仅为客车9对、货运510万吨，线路长期处于超饱和运输状态。从20世纪40年代的施工条件看，在大西南的崇山峻岭中、在喀斯特地貌的复杂地质条件下，修建的铁路很难出现大桥长隧。而金城江至南丹段因特殊历史条件下沿山而建的铁路，几乎肯定在现代车迷眼里被认为是一种经典，一种不亚于京张铁路关沟段的经典。
改造工程完工后，柳州至金城江段时速为160公里，金城江至
龙里段时速为140公里，近期单线平图通过列车能力45对，年输送能力1500万吨。2008年7月31日，黔桂铁路贵州段独山县星朗至独山4个区间43公里新线开通。8月15日，黔桂铁路广西段洛满至洛东长度为28.8公里的新线开通，三罗线蒸汽机车迁至柳城站运营。10月25日黔桂铁路贵州段开通孟孔至都匀间线路和5个新车站。12月31日，贵州都匀至龙里段开通。2009年1月10日，广西金城江至贵州麻尾段开通，至此黔桂铁路新线全线通车。
黔桂线扩能改造后六甲—南丹站（小场镇）老线不再使用，如仍能保留金鹰轨道车，加挂2-3节车厢，在金城江—小场间运行，方便沿线河池市六甲镇、拔贡镇、侧岭乡以及南丹县八圩瑶族乡、里湖瑶族乡这些交通不便的乡镇各族群众出行，体现“人民铁路为人民”、民族大团结。同时，此路段可开发成观光线路，融黔桂铁路修筑史、白裤瑶寨风情、南丹油菜花海、六甲小三峡风光为一体，为广西开辟一条新的旅游线路。甚至可以考虑使用闲置的建设型蒸汽机车来跑该线路的侧岭—八圩这段坡度平缓风光秀丽的路段吸引火车迷来旅游。此外黔桂铁路心弦还有诸多景观，包括北浩特大桥，丅王祥特大桥以及有“极地”之称的打场火车站，引起无限遐想的绿茵湖火车站，六甲龙江大桥可直观六甲小三峡风光，可以说，新线风光同样精彩。