宜万铁路东起湖北宜昌站、西止重庆市万州站，线路全长377公里（湖北段324公里、重庆段53公里），其中宜昌东至凉雾段为一次复线288.46公里，凉雾至万州段为单线88.54公里，万州站到宜昌东站为上行线，宜昌东站到万州站为下行线。
宜万铁路地处喀斯特地貌山区，在世界上属于地质复杂的铁路，全线共有隧道159座，其中双线隧道54座，10公里以上隧道5座，长达10528米的齐岳山隧道，历经6年才打通，平均一天仅能前进5米，堪称铁路隧道技术的制高点；桥梁253座，其中双线特大桥21座，单线特大桥11座，正线桥隧占线路总长的74%，宜万铁路被誉为“铁路桥隧博物馆”。
宜万铁路桥墩平均高度达到50米，墩高超过100米的桥梁5座，渡口河特大桥主墩高度128米，相当于40多层楼的高度，为世界铁路桥梁墩高之最；马水河大桥主跨的T构跨度居亚洲首位；野三河大桥的拱桥结构，在铁路桥梁建设史上则属首创。
宜万铁路70%地段位于岩溶强烈发育地区，每推进几米，地质就发生变化，要调整施工方案，建设者们在施工中形成了一套完整的岩溶地区复杂隧道修建技术，实现了世界隧道修建技术的重大突破，2003年全线建成，是中国当时修建难度最大、公里造价最高、历时最长的山区铁路。
宜万铁路是贯通沿长江的铁路大通道，结束长江没有铁路贯通的历史，填补陇海线和浙赣线之间700公里无横向铁路和鄂渝湘黔边区 24 万平方公里无铁路的空白，缩短沿江各大中城市之间的运距且可把上海至重庆7天7夜的轮船程缩短至1天车程。对于国家实施西部大开发战略，加快中西部地区发展，促进少数民族地区的繁荣富裕有着十分重要的意义。
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