本项目位于陕西省和四川省境内，线路北起西安枢纽，向南经户县，越秦岭后，经洋县至汉中，经宁强越大巴山后入川，经广元、剑阁、青川后进入江油，接入已开通投用的西成客专江油至成都段的江油站。
西成铁路西安至江油段正线全长508.773km。四川省境内四川省境内线路长165.836km，其中成都铁路局管段线路长163.701km，西安铁路局管段长2.135km。成都铁路局管段正线路基长度为28.958km，占线路总长度的17.69%，正线桥梁74座42.127km，隧道34座92.616km，桥隧总长134.743km，桥隧比82.31%。
兰渝西成联络线全长8.393km，路基长度2.796km，占线路总长度的33.31%，特大桥、大中桥梁8座，全长2.482km，占线路总长度的29.57%，单线隧道5座，全长3.115km，占联络线全长的37.12%。
新建朝天站、广元西成场、剑门关站、青川站、江油北站共5个车站，引入既有江油站，正线与已开通投用的西成铁路江油至成都段的江油站接轨，兰渝西成联络线在回龙河站与兰渝线接轨。
