蒙古国，途经苏赫巴托、达尔汗、乌兰巴托、赛音山达、扎门乌德等城市，并在二连浩特与中国大陆内蒙古接轨,经集二铁路延续至乌兰察布。其中蒙古国境内总长约为1110公里，采用1520毫米的宽轨，进入中国则变更为标准轨。该线路有几条支线，分别通往铜矿产区额尔登特、煤矿产区沙尔河、纳来哈、巴彦诺尔、萤石矿产区巴彦温都尔，以及前苏联的军事基地宗巴音。蒙古国东北部还有一条由俄罗斯边境往鄂伦察布-乔巴山-塔木察格布拉克铁路及其支线鄂嫩-乔巴山铁路，前者全长557公里，于1939年建成，最初主要用作战争时期方便苏联-蒙古国