1983年，中國政府決定投資建設大秦鐵路，并于同年年底開始線路勘察設計。 ^[4] 

1985年，大秦鐵路一期工程（大同至大石莊段）動工建設。 ^[5] 

1988年，大秦鐵路一期工程（大同至大石莊段）竣工運營。 ^[5] 

1989年，大秦鐵路二期工程（大石莊至秦皇島段）動工建設。 ^[6] 

1992年，大秦鐵路二期工程（大石莊至秦皇島段）竣工運營。 ^[5] 

1995年，大秦鐵路三期工程（一億噸配套工程）開工建設。 ^[7] 

1997年，大秦鐵路三期工程（一億噸配套工程）完工運營。 ^[7] 

2003年起，大秦鐵路連續開始實施2億噸、4億噸擴能改造。 ^[8] 

2010年5月6日，大秦鐵路全線完成4億噸擴能改造。 ^[9] 

大秦鐵路西起大同、東至秦皇島，途經山西、河北、北京和天津四省市，穿越雁北高原、桑干河谷，緊依燕山山脈南麓呈東西走向； ^[14]  線路一期工程由山西省大同市至河北省三河縣大石莊，正線全長410.8千米，以聯絡線接入京秦鐵路，在吳莊出岔接大秦鐵路； ^[15]  二期工程是一期工程的延伸，全長242.2千米，西起大石莊站，途經河北省、天津市的三河、薊縣、玉田、遵化、遷西、遷安、盧龍、撫寧等縣市后，抵達秦皇島三期煤碼頭，運煤列車不再繞道京秦鐵路，直接經大秦本線至秦皇島。 ^[16] 

1990年，大秦鐵路以不同形式編組完成5000噸、8000噸、1萬噸重載單元列車、組合列車綜合試驗，湖東站至茶塢站區間實現4000噸列車常態化開行。 ^[17] 

1992年，大秦鐵路全線貫通，實現5000噸、6000噸重載單元列車常態化開行。 ^[17] 

2003年9月1日起，大秦線萬噸重載列車常態化開行。 ^[17] 

2008年春運期間，大秦鐵路每日貨運量首次突破100萬噸，并連續20天保持日均貨運量100萬噸以上，有力緩解南方雨雪冰凍災害造成的煤炭緊張局面。 ^[10] 

2014年4月2日，由4臺電力機車和315節貨運車皮組成的3萬噸重載列車在大秦鐵路上試驗成功，列車全長3.8千米。 ^[10] 

截至2018年12月28日，大秦鐵路累計運送煤炭60億噸。 ^[18] 

大秦鐵路采用中國自主研制的C80系列和諧型電力機車，通過Locotrol列車同步操縱技術與GSM-R通信技術有機結合，首次實現網絡化機車同步操縱命令無線傳輸；重載機車采用輕量化兼大功率設計，集自動過分相裝置、5T、CTC、微機聯鎖、ZPW-2000、主體化機車信號、牽引供電、C80型貨車牽引桿、120-1制動閥、大容量膠泥緩沖器等技術為一體；列車重載速度80千米/小時，空跑速度90千米/小時，在0.2秒內實現前后機車同步操縱、制動；通訊延時0.6秒內。 ^[28] 

大秦鐵路源頭建成16個2萬噸、51個萬噸等共計178個裝車基地；裝車系統每30秒可完成一節車廂80噸煤炭的裝載，1小時46分鐘可完成2萬噸煤炭列車裝載；卸車采取不摘鉤連續翻卸，3節車廂一組、10秒翻轉，卸完后5秒歸位；裝船每秒5.1米；鐵路沿途有74個抑塵站，每年裝車噴灑抑塵液約1600萬噸。 ^[28]  大秦鐵路系統采用可靠性強的雙線雙向移頻自動閉塞信號設備，運用光纖通信系統和微型計算機集中調度，可實現調度指揮人員對中間站接發車進路的實時監控。 ^[18] 

大秦鐵路開行的兩萬噸重載組合列車長達270百米，因鐵路地處山區，隧道多、坡道大，需攻克“山區鐵路通信可靠性、長大下坡道周期制動和長大列車縱向沖動”三大技術難題。 ^[29]  大秦鐵路工程浩大艱巨，地質復雜多變，因斷層交錯、地形傾陡、山巒重迭而橋隧相連； ^[14]  線路經過454座橋梁、52個隧道，有時一列車同時穿過座隧道，曲線坡道此起彼伏，列車常扭出三四個曲線和七八個起伏。 ^[18] 

軍都山隧道是大秦鐵路重難點控制性工程，截至1989年12月，為全線最長、中國國內第二長鐵路隧道，全長8460米。軍都山隧道地處燕山山脈區域，因受多期地質構造運動影響，隧道穿過的地質條件復雜，共經過7條主斷層。其中一斷層為多條小斷層交匯處，在斷層核心帶內，圍巖糜棱化現象嚴重，巖體結構松散，粘土、白色高嶺土大量充填；隧道開挖后，圍巖的穩定性差，容易滲水，增大施工難度。 ^[30]  隧道襯砌除洞口外均采用新奧法原理設計，軌道線路設計速度100千米/小時。 ^[31] 

大秦鐵路一期工程獲中國國家優質工程金質獎；二期工程獲中國建設工程魯班獎； ^[32]  軍都山隧道獲中國建設工程魯班獎和中國國家優質工程金質獎； ^[33]  永定河特大橋獲中國國家優質工程金質獎； ^[34]  大秦鐵路2億噸擴能工程獲第八屆中國土木工程詹天佑獎； ^[35]  《大秦鐵路重載運輸成套技術與應用》獲中國鐵道學會科學技術一等獎、 ^[36]  2008年度中國國家科技進步一等獎。 ^[37]  大秦鐵路工程有1000多項技改項目，其中50余項獲中國國家各類專利。 ^[18]  2014年7月，以大秦鐵路工程為平臺編制的《重載運輸技術管理標準》正式頒布。 ^[17] 

2014年10月，大秦鐵路被評為中國改革開放30年經典暨精品工程。 ^[38] 

大秦鐵路的建設運營，使中國鐵路形成一整套具有自主知識產權的重載運輸技術體系，讓中國成為世界上少數幾個掌握3萬噸重載技術的國家之一。 ^[18] 

大秦鐵路以中國鐵路1%的營業里程完成全國鐵路20%、全國13%的煤炭運量；中國五大發電集團、349家主要電廠、10大鋼鐵公司、26個省市自治區6000多家大中型企業和上億居民的生產生活都依賴大秦鐵路。 ^[39] 

大秦鐵路的建成，對開發山西煤炭墓地，增加內蒙古、寧夏的煤炭調出量，增加東北、華東、華南等地區煤炭的供應和出口有決定意義；為平朔、晉北、內蒙西部、寧夏等地區煤炭外調的重要通道；同時對沿線工農業的發展，經濟的交流與外貿出口和唐、秦地區北部鐵、金、相、鉛鋅等礦產資源的開發都有很大的促進作用。 ^[14] 

按照大秦鐵路年運量4億噸計算，年耗電量為34.3億千瓦時，折合費用22.6億元，碳排放量105萬噸。在同等運量下，換做公路運輸，將消耗柴油1645萬噸，折合費用1046億元，碳排放量5974萬噸，其能耗成本是大秦鐵路的46倍，碳排放量是大秦鐵路的57倍。 ^[39] 

30年來，大秦鐵路連續保持并不斷刷新著列車開行密度最高、運行速度最快、運輸效率最優以及單條鐵路運量最大等多項重載鐵路紀錄，為中國“西煤東運”的戰略動脈，如一條從西向東的煤河以每秒6.3噸流速綿延不斷地將“三西”煤炭輸送到渤海之濱。為中國經濟持續發展提供著源源不斷動能的大秦鐵路，成為改革開放40年來中國鐵路標志性成就。（中國鐵路總公司 評） ^[17]