建于1953年，并于1954年完成铺轨，是北京-乌兰巴托-莫斯科国际联运干线的重要组成部分，比北京-哈尔滨-满洲里-莫斯科的国际联运干线距离缩短1141公里。根据中国大陆、蒙古国、苏联三方协定，集二铁路将采用1524毫米的宽轨标准，并在集宁南站设换轮厂。轨距拨宽改造工程于1955年完工正式交付运营，全线采用右向行车，是当时中国大陆境内唯一一条右向行车的铁路线。但在1960年代中苏交恶，为防止苏联经铁路越过国境进行「突击」，1965年10月，中国大陆将集二铁路全线改为标准轨距，而换轮厂也随之迁到二连站。S