京漢鐵路北段在解放戰爭期間受到創傷，1949年經軍民陸續搶修，於1949年12月全線通車。為統一領導和組織全國鐵路的複舊工程，中央軍委和鐵道部於1950年1月在北京召開了全國鐵路工程計劃聯席會議。會議確定：1950年主要工程任務是橋梁永久複舊工程，其次是線路複舊工程。線路複舊工程重點是京漢、粵漢2條鐵路，其次是隴海鐵路。
京漢鐵路所有橋梁早在抗日戰爭期間即被破壞，雖在1949年臨時修複通車，但沒有永久複舊，這次全線複舊工程任務在1950年8月前勝利完成。
1953年至1955年間，又對京漢鐵路的既有單線進行了逐步提高能力的改造。1953年，將豐台至安陽間的長辛店、琉璃河、保定、定縣、柳辛莊、豐樂等32個車站的到發線延長至650米。1954年又增加了高林營、豆公莊等13個會讓站。
由於股道延長和增加會讓站等技術改造措施，仍滿足不了運輸任務增長的需要，於是鐵道部決定增建二線。1954年4月，京廣鐵路二線首期工程豐台至石家莊段開工，至此，京廣複線全線貫通。1957年10月，武漢長江大橋建成通車後，京漢鐵路、粵漢鐵路從此直接貫通，並改稱京廣鐵路，成為我國南北第一大幹線。
另外，在豐石二線施工的同時，還對長辛店、良鄉、竇店、琉璃河、涿縣、鬆林店6站的股道進行了改造，部分股道有效長延至850米。
京廣鐵路自全線貫通以來，在半個多世紀中，給人留下的是“慢牛”印象。統計顯示，長期以來，我國鐵路客車旅行時速平均不到50公裏，運營最高時速徘徊在80公裏至100公裏之間。為了提高運營速度，自1989年始，京廣線進行了電氣化改造。
1989年4月至1992年12月，鄭州至武昌段電氣化改造工程首先完成。工程完成後，不僅初步緩解了京廣線運輸“卡脖子”的問題，使京廣線的貨物列車牽引定數由1989年以前的3300噸逐步提高到了1995年的5000噸，而且也在一定程度上改變了中原腹地南北交通運輸能力緊張的局麵。據統計，京廣線漯河至信陽區段，1996年貨運量達到7470萬噸，比1985年增長63.7%；旅客列車開行25對，比1985年增加7對。
1993年8月至1996年12月，安陽至鄭州電氣化工程完成。1997年11月，京廣線石家莊至安陽段電氣化鐵路建成開通。北京至石家莊段電氣化鐵路於1998年8月8日建成開通。
至此，全長695公裏的京鄭電氣化鐵路工程全線貫通。武昌至廣州電氣化鐵路改造工程是1998年2月正式開工，2000年9月完成。這項工程的完成，使該區段在保證開行60對客車的前提下，貨運年輸送能力達到5300萬噸，提高約25%。客車最高運行時速可由2000年的120公裏提高到140公裏。武昌至廣州電氣化鐵路正式開通使用，不僅標誌著全長2300公裏的京廣鐵路全線電氣化改造工程全麵完成，而且使中國內地電氣化鐵路營業裏程突破了1.6萬公裏。
2001年，京廣線南段-武昌至廣州段的電氣化開通後，列車運行速度得以大大提高，其中武昌-衡陽列車最高時速可達每小時130~140公裏，衡陽-廣州列車時速為每小時120公裏。2003年12月16日，北起河南安陽、南至漯河的全長321公裏的鄭州段提速改造工程全部完工。改造後，鄭州段客車最高時速可達到每小時160公裏至200公裏。2004年3月，安陽至武昌段提速改造工程也告完工。改造後，該線路列車時速可達每小時160公裏，其中官亭至孟廟間列車最高時速可達每小時200公裏。
2005年7月，為了確保全國鐵路第六次大提速順利進行，京廣線線路改造工程在京廣線上行線石橋車站全麵展開，於2006年8月完成。京廣線第六次提速改造工程，是京廣線鄭州區段有史以來規模最大、工作量最繁重、難度最高的一次施工。第六次提速後，京廣、隴海等鐵路幹線列車時速最高達到每小時200公裏。
三、京包鐵路
京包線現起點為北京北站11.794公裏處，經北京市昌平南口鎮、河北省懷來縣沙城、張家口市，山西省陽高縣、大同市，內蒙古自治區集寧市、呼和浩特市，終至包頭站。全長817.9公裏。初建時終點為張家口站，稱京張鐵路，全長201公裏。京張鐵路自豐台站東端外柳村起，轉北經廣安門外跨越京漢路(現今白雲路與蓮花池東路交會處)，繼續向北經阜成門外至西直門站，再由西直門站經南口、關溝段到張家口。
京張線始建於1905年，1909年竣工。1922年末通車至包頭。20世紀50年代後期，豐沙線股道延長工程及京張線增建二線工程相繼開工。為解決施工對運輸的影響，鐵道部決定對西直門至沙城、沙城至郭磊莊、郭磊莊至大同、大同至包頭分段分期增建二線。西沙段以分流豐沙線運量為主要目的，1960年2月開工，1961年底為壓縮基建規模，西沙段完成部分二線工程後下馬，未全部改建完成。沙城至郭磊莊段1957年2月開工，1958年9月27日二線開通交付運營。1982年9月，出於京通線在昌平站接軌通車的需要，沙河至昌平間增建二線工程，1985年12月竣工。