开通初期，运用CRH1动车组开行；随着成都局车底紧张状况逐步得到缓解，更先进的CRH380A、CRH380D型动车组列车被投放到西成客专成江段运营并替换掉速度、气密性皆不佳的CRH1A型动车组。随着江油-西安段的开通，西成客专大量投放新生产的CRH3A型动车组运行。但虽然起初部分媒体所宣称其为“西成专用”动车组，CRH3A在实际运用中却暴露出舒适性不佳、在长大坡道难以达速运行等问题，故随后逐步退出西成客专运行。此后，西成客专需要翻越秦岭的车次运用列车全部改为350km/h级别动车组如CRH380A、CR