工程線路起于內蒙古自治區浩勒報吉站，經內蒙古自治區、陜西省、山西省、河南省、湖北省、湖南省，止于江西省吉安站，全長1817公里，其中荊州至岳陽段工程的環境影響評價文件已另行批復（環審〔2013〕336號）。本工程新建正線長度1668.291公里，相關工程126.927公里。工程為新建國鐵I級，電力牽引，客貨混跑，浩勒報吉至荊州段為雙線，岳陽至吉安段為單線并預留雙線條件，設計行車速度120公里/小時，全線采用全封閉、全立交設計，正線為有砟軌道，長度6公里以上隧道內鋪設彈性支承塊式無砟軌道。工程路基總長1038.757公里、橋梁297.121公里/702座、隧道457.504公里/228座。全線新建及改建車站74座、牽引變電所37座，設煤炭集輸運站5座和臨時煤堆場5個。

蒙華鐵路全長1837公里，跨越蒙、陜、晉、豫、鄂、湘、贛七省區，投資概算1700億元。是繼大秦線(山西大同至河北秦皇島)之后國內又一條超長距離的運煤大通道。從內蒙古浩勒報吉出發，沿途經過的城市主要有：鄂爾多斯、陜西榆林、陜西延安、山西運城、河南三門峽、河南洛陽、南陽、湖北襄陽、湖北荊門、湖北荊州、湖南岳陽，湖南長沙，江西宜春、江西新余，終點到達江西省吉安。