莫斯科－海参崴全长9,289公里，横跨9个时区。走完全程需时八天，是世界上第三长的单程连续营运路线，仅次于莫斯科－平壤（10267公里）以及基辅－海参崴（11085公里，已停运）的路线，两者同样在大部份路段使用西伯利亚铁路。西伯利亚铁路的主干线始于莫斯科的雅罗斯拉夫尔站，通过雅罗斯拉夫尔、车里雅宾斯克、鄂木斯克、新西伯利亚、伊尔库茨克、克拉斯诺亚尔斯克、乌兰乌德、赤塔和伯力前往海参崴，途经西伯利亚南部。第二条路线则是途经满洲铁路，在赤塔以东的塔斯克（赤塔州卡雷姆斯科耶以东12公里的一站），贝加尔湖以东约