宜萬鐵路東起湖北宜昌站、西止重慶市萬州站，線路全長377公里（湖北段324公里、重慶段53公里），其中宜昌東至涼霧段為一次複線288.46公里，涼霧至萬州段為單線88.54公里，萬州站到宜昌東站為上行線，宜昌東站到萬州站為下行線。
宜萬鐵路地處喀斯特地貌山區，在世界上屬於地質複雜的鐵路，全線共有隧道159座，其中雙線隧道54座，10公里以上隧道5座，長達10528米的齊嶽山隧道，歷經6年才打通，平均一天僅能前進5米，堪稱鐵路隧道技術的制高點；橋樑253座，其中雙線特大橋21座，單線特大橋11座，正線橋隧佔線路總長的74%，宜萬鐵路被譽為“鐵路橋隧博物館”。
宜萬鐵路橋墩平均高度達到50米，墩高超過100米的橋樑5座，渡口河特大橋主墩高度128米，相當於40多層樓的高度，為世界鐵路橋樑墩高之最；馬水河大橋主跨的T構跨度居亞洲首位；野三河大橋的拱橋結構，在鐵路橋樑建設史上則屬首創。
宜萬鐵路70%地段位於岩溶強烈發育地區，每推進幾米，地質就發生變化，要調整施工方案，建設者們在施工中形成了一套完整的岩溶地區複雜隧道修建技術，實現了世界隧道修建技術的重大突破，2003年全線建成，是中國當時修建難度最大、公里造價最高、歷時最長的山區鐵路。
宜萬鐵路是貫通沿長江的鐵路大通道，結束長江沒有鐵路貫通的歷史，填補隴海線和浙贛線之間700公里無橫向鐵路和鄂渝湘黔邊區 24 萬平方公里無鐵路的空白，縮短沿江各大中城市之間的運距且可把上海至重慶7天7夜的輪船程縮短至1天車程。對於國家實施西部大開發戰略，加快中西部地區發展，促進少數民族地區的繁榮富裕有著十分重要的意義。
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