工程线路起于内蒙古自治区浩勒报吉站，经内蒙古自治区、陕西省、山西省、河南省、湖北省、湖南省，止于江西省吉安站，全长1817公里，其中荆州至岳阳段工程的环境影响评价文件已另行批复（环审〔2013〕336号）。本工程新建正线长度1668.291公里，相关工程126.927公里。工程为新建国铁I级，电力牵引，客货混跑，浩勒报吉至荆州段为双线，岳阳至吉安段为单线并预留双线条件，设计行车速度120公里/小时，全线采用全封闭、全立交设计，正线为有砟轨道，长度6公里以上隧道内铺设弹性支承块式无砟轨道。工程路基总长1038.757公里、桥梁297.121公里/702座、隧道457.504公里/228座。全线新建及改建车站74座、牵引变电所37座，设煤炭集输运站5座和临时煤堆场5个。

蒙华铁路全长1837公里，跨越蒙、陕、晋、豫、鄂、湘、赣七省区，投资概算1700亿元。是继大秦线(山西大同至河北秦皇岛)之后国内又一条超长距离的运煤大通道。从内蒙古浩勒报吉出发，沿途经过的城市主要有：鄂尔多斯、陕西榆林、陕西延安、山西运城、河南三门峡、河南洛阳、南阳、湖北襄阳、湖北荆门、湖北荆州、湖南岳阳，湖南长沙，江西宜春、江西新余，终点到达江西省吉安。