西部地区，特别是西南地区，长期以来铁路比较滞后，至今还有大面积的铁路空白区。抗战之前，除了法国人修建的从云南通往法属印度支那殖民地的滇越窄轨外，西南地区没有一寸铁路。贵州第一条铁路也是西南地区第一条准轨铁路是抗战时期建设的黔桂铁路，具有战时铁路的特点，坡陡弯急，通过能力低，速度慢。和当时铁路选线多沿着河流展开不同，黔桂铁路中段（河池金城江-都匀）主要是修在河流源头的分水岭地带，其一是沿着古老城镇和驿路以及现代黔桂铁路走向。第二，河流中下游河谷深切，源头分水岭地带桥隧跨度反而较短。战争后期，黔桂铁路严重损毁，直到1958年才恢复通车。
建国后直到2000年，西南大地有过两次铁路建设的高峰。第一次是国初到从六七十年代三线建设时期，国家重点建设西部，地别是西南地区铁路，当时西北修通包兰-兰新铁路，就没啥值得修的了。1949-50年刘邓二野以及贺龙指挥的华北十八兵团百万大军席卷云贵川康，饮马金沙江以后，除了派遣18军继续西征进藏，就地转入剿匪和建设，建设主要是修路，包括著名的康藏公路，以及半个多世纪以来，川内第一条铁路——成渝线。随即趁热打铁修通了当时国内筑路条件最为艰难的宝成线，将成渝铁路连入了全国铁路网。宝成与鹰厦并称是国初铁道兵开通的两条长距离山岳铁路。至1958年，除了昆明以外，西南四大
城市的其他三个都已经通火车。
此后又相继修建川（渝）黔铁路、贵昆铁路、成昆铁路、湘黔铁路、襄渝铁路并于1966-76年间相继通车，形成西南三省“两横两纵”主干铁路网和四个枢纽。
其中川（渝）黔铁路于1965年开通，连接了成渝-宝成铁路与黔桂铁路，从而从宝鸡向南经过成都、重庆、
贵阳，到柳州，形成一条西部的南北纵向通道。贵昆铁路于1966年建成，使贵阳成为铁路枢纽，也是昆明成为全国倒数第二个与全国铁路联通的大陆省会城市，成昆铁路、湘黔铁路、襄渝铁路也分别于1970年代初开通。
第二次是八五、九五期间特别是西部大开发以来，铁路再战西南，内昆（六）、南昆铁路通过云贵高原边缘通向昆明，成达万、达巴广等盆地内横向铁路相继通车，盆地内基本消灭了不通火车的
地级市，并开通了从盆地向东的宜万、渝怀等铁路。
由于
历史原因，20世纪中期西南铁路网形成时候，多单线铁路，以半机械化乃至手工施工为主，技术水平落后，铁路选线多沿山傍水展线。逢（分水）岭开隧，遇河架桥，但坡陡弯急，通过能力低。当年詹天佑京包铁路居庸关青龙岭人字形展线当惊世界殊。西南铁路不仅有人字形，还有S型、灯泡型、八字型、螺旋型、麻花型各种展线。其中青藏高原和
四川盆地边缘的宝成-成昆纵向通道地质条件最为艰难，主要集中在北段和南段（中段通过四川盆地西部的成都平原）。宝成铁路最为艰险的路段在秦岭大分水岭和剑阁天险。由宝鸡从陇海铁路分出，沿渭河支流清姜河，在短短距离内由关中平原直上南北大分水岭。在秦岭南侧顺嘉陵江干流一直到广元。剑门关是嘉陵江干流与支流涪江
流域的分水岭，由广元向南经过剑门关北，绕行川西北龙门山麓，进入涪江流域，经过江油、绵阳、德阳一直到成都。江油位于龙门
山东麓，全县主要有五条主要河谷，涪江及其右岸主要支流有平通河、通口河，左岸支流梓潼河，最北部是白龙江支流青竹江（清水河）的支流。青竹江是青川的母亲河，在自西向东汇入白龙江不久后，就是白龙江入嘉陵江河口。宝成铁路沿嘉陵江河谷南下到广元昭化后，折向西南，沿着白龙江-青竹江干支流，经过下寺（剑阁县新县城）、竹园（青川县南部）站进入江油北部，在雁门与马角之间过白龙江与涪江之间的分水岭隧洞，然后沿梓潼河干支流向下，走出龙门山山区。
宝成铁路使成渝铁路与全国路网接轨，由于当时技术水平和施工条件，桥梁、隧洞较短，线路较为弯曲，成渝铁路中、西段自龙泉山以基本上沿着沱江河谷下行至内江，东段重庆—永川段，沿长江北岸溯流而上，而永川以西则穿越了渝西平行河谷。重庆-内江之间，线路曲折，依山傍水，一方面是为了减少隧道工程，另方面也是为了增加路网的连通性，在长江与沱江之间，溯永川河，进入岷江江最下游一条支流临渡河源头，再沿濑溪河向下，经由濑溪河右岸支流九曲水流域的丘陵到达内江沱江左岸，形成了W型的路线，沟通了江津、永川、荣昌、隆昌等县县城，W型中部的尖峰是大足县（区）南部的邮亭铺镇，大足至邮亭公路，再加上大足至安岳、铜梁、永川、荣昌等公路干线连通，邮亭铺（今大足站）火车站，在古老驿路的基础上更加熠熠生辉，成为大足的南大门，当时沱江与涪江、嘉陵江之间分水岭丘陵地带物资、旅客进出的咽喉之地，大足、安岳、潼南、铜梁、合川等地分别在邮亭建有物资中转储备仓库，90年代初铁路旅客客运最辉煌的时候，年输送旅客超30万人，日均千人，有七对旅客列车停靠，但是随后由于川渝高速开通，铁路客运快速萎缩，由于高铁、高速竞争，旅客列车减少到每日一对，乘降旅客仅百人，但货运量仍在稳步增长，现在达到每年40余万对。高铁开通后，川渝之间的城际客流又迅速由高速大巴转为高铁，川渝高铁在邮亭铺仍设站，成为大足新的南大门，当然在建的川渝（直连）中线高铁在大足北部设有大足石刻站。
成昆铁路沟通了成都平原、攀西安宁河谷和滇中盆地等西南三大平地，北段沿岷江而下，直到峨眉山。峨眉山以南穿越了大凉山和金沙江河谷尤为艰险，尤其是从峨眉山到冕宁，一路上逆大渡河及其支流牛日河（尼日河）通过了大凉山腹地，从冕宁顺安宁河南下，经过西昌、德昌，进入雅砻江峡谷，在金砂江河雅砻江交汇处以南的攀枝花过金沙江，沿龙川江河谷攀上红土高原，从楚雄广通折向东，进入昆明（滇池）盆地（坝子）。
实际上有几条铁路连接形成的沪昆铁路也基本是沿着河谷前行。在雪峰山以东除了绕行鄱阳湖和洞庭湖平原边缘后，主要沿钱塘江、信江、抚河、赣江及支流袁水，湘江支流渌水、涟水。进入雪峰山以后经过姿水、沅江支流潋水（溆浦河），过沅江河谷，溯沅江支流潕阳水、清水江进入云贵高原，沿乌江支流猫跳河、三岔河右岸向西，绕行北盘江、南盘江、横江（金沙江支流）源头地区，绕过乌蒙山南路，进入昆明（滇池）盆地（坝子），与成昆铁路交汇。
襄渝铁路地质条件较好，溯汉江及其支流任河穿过大巴山进入四川盆地，而后在川东华蓥市西麓沿嘉陵江支流巴河及其支流南下，到合江、北碚，顺嘉陵江到重庆。
川黔路北接襄渝及成渝铁路，向南进入云贵高原腹地。成渝铁路在经过成都平原东部的龙泉山以后也是也是沿着沱江东南行，经过简阳、资阳、内江，并有支线通向自贡、泸州，在泸州以北的隆昌折向东，进入渝西平行岭谷，向南到达长江北岸，经过永川、江津，到达重庆。
川黔线从重庆长江南岸溯川江支流綦江及其支流松坎河，从川黔交界处的綦江、南川、万盛一带向南进入黔北山地，经过赤水河支流桐梓河源头及桐梓县城，到达大娄山北麓，过大娄山进入乌江流域。
乌江流域位于乌蒙山之东，大娄山与苗岭之间，是贵州地势较为平台地区，存在多个较大的岩溶峰丛盆地，如乌江北岸（左岸）支流湘江上的遵义盆地，右岸支流南明河、猫跳河上游的贵阳、
清镇、平坝等盆地。
川黔铁路通过遵义盆地向南，过乌江渡天险，溯息烽河，绕行南明河及其支流，进入贵阳盆地，在贵阳与湘黔、川黔、黔桂铁路交汇，形成当时西南唯一的一个四向十字形铁路枢纽，其他三大城市还都是三项丁字形枢纽。
2000年以来，西南进入了高铁时代，相继建设了沪昆、贵广、成贵、西成、郑瑜、贵南、南广等高铁，动车使进了云贵高原，从四川盆地向北的新通道兰渝铁路、成兰（西）铁路也都是高普铁混跑线。
几乎同一时期，20世纪50-70年代形成的西南骨干普铁，都进行了复线化，快速化扩能改造，对过于曲折的展线进行了截弯取直，有效缩短了通车里程，提高了运行速度。但是虽然代表了
中国乃至世界普铁的最高水平，但是随着成渝、西成、成贵、贵广、渝贵、郑渝、沪昆、南昆等高铁客专的建成动车组、复兴号驶入西南大山。西南干线普铁现在主要作为货运线来使用，但也是保留国铁系统中保留绿皮慢火车较多的路段之一。
西渝、渝昆高铁也开始了建设进程，不仅西南四大城市实现了点对点两两联通，而且可以南下、东出、北上南宁、桂林（广州）、长沙、武汉、襄阳、西安、兰州，并可以直达朱三、长三和首都
北京。
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