浩吉铁路全长1813.5公里，北起内蒙古鄂尔多斯市境内的浩勒报吉南站，途经内蒙古、陕西、山西、河南、湖北、湖南、江西七省区，终到京九铁路吉安站，设计时速120公里，规划年运输能力2亿吨以上。
千讯咨询发布的《中国铁路市场前景调查分析报告》显示，浩吉铁路一次跨越长江、两次跨越黄河，由北向南先后穿越毛乌素沙漠、陕北黄土高原、吕梁山脉、中条山脉、秦岭山脉、江汉平原、洞庭湖平原和赣西丘陵等地域，地质条件十分复杂。中铁二十二局集团集中攻关、不断创新，满足了重载铁路对线路建设的高标准要求。中铁二十四局集团在江西新余市突破复杂地质隧道施工、中铁二十局集团在陕西延安市突破黄土软岩施工都实现了重大技术突破。
浩吉铁路建设过程中，共创新施工工法119项，取得专利165项，荣获科技奖60项，科研立项85项；研发使用世界首台大断面异形土压平衡盾构机，在三门峡黄河公铁两用大桥、洞庭湖特大桥上创新应用多项桥梁技术，彰显了我国铁路建设自主创新综合实力。
浩吉铁路同步建成集疏运项目21个。开通运营后，可以衔接沿线各地的多条煤炭集疏运线路，并实现铁水联运功能。比如与京九铁路吉安站接轨，实现了浩吉铁路在赣南、赣中地区至煤炭消耗区的短直顺畅运输。