线路从宝成铁路阳平关站分出，过嘉陵江后，沿黑水河东行，过代家坝镇，穿过阴家山隧道、经大安镇和青羊驿镇，在跨过汉江后到达勉西车站。接着，铁路再跨汉江，经勉县向东进入汉中盆地，沿汉江北岸跨褒河，经汉中市、城固县后，第三次跨汉江至汉江南岸并沿其支流沙河北岸至西乡县。过西乡后，铁路沿牧马河穿过桥隧群，在两次横跨汉江后至茶镇。茶镇至石泉县21公里线路沿汉江干流最大的深切大峡谷南侧东行，以总长14.6公里的14座隧道穿过大巴山山区北部，还经过了石泉水电站库区。自石泉向东后，铁路第六次横跨汉江，穿过马陵关隧道，跨越池河与