截至2018年10月，南广铁路沿途客运站由西向东依次为：南宁站、南宁东站、五塘站（不办理客运业务）、宾阳站、覃塘北站（不办理客运业务）、根竹站（不办理客运业务）、贵港站、厚禄站（不办理客运业务）、桂平站、平南南站、藤县站、梧州南站、郁南站、南江口站、云浮东站、肇庆西站（不办理客运业务）、肇庆东站、三水南站、佛山西站、奇槎站（不办理客运业务）、三眼桥站（不办理客运业务）和广州南站。

南广铁路从广西南宁市西乡塘区南宁站引出、与柳南城际铁路并行至宾阳站后向东延伸；沿西江流域，经广西贵港市及桂平、平南两县、梧州市藤县、龙圩区两县区进入广东；经云浮市郁南、云安、云城两县一区；至肇庆东站后，与贵广高速铁路四线并行延伸；经肇庆鼎湖区、佛山三水区和南海区后接广州番禺区广州南站。南广铁路另通过三眼桥联络线引入广州站。

2014年4月18日，南广铁路广西段开通运营，开行南宁站至梧州南站、梧州南站至桂林站以及北海站至梧州南站的动车组列车各1对；同年12月26日，南广铁路全线通车运营，初期每日开行动车组列车23对，南宁至广州车程时间约3个半小时。

2015年1月26日起，南广铁路每日开行19对动车组列车，实现“准公交化”运行；同年6月5日起，南广铁路每日开行动车组列车数量增加至44对。

2016年铁路春运，广州东站至昆明站Z214/211次直达列车借道南广铁路，为南广铁路首次开行普速列车。

2017年1月5日起，南广铁路开行由广州南站至昆明南站的动车组列车。

2018年8月16日，在南广铁路动车组列车上，中国铁路南宁局集团有限公司为来自社会各行各业的12对情侣举办“浪漫七夕、情定高铁”主题婚纱摄影活动。

2019年12月7日起，南广铁路各车站启用电子客票。

2021年，南广铁路推出计次票。

2015年铁路暑运，南广铁路累计发送旅客257.7万人次。

2018年铁路春运，南广铁路日均发送旅客达7.7万人次。

南广铁路的主要营运列车是和谐号CRH2型电力动车组，该车由日本川崎重工和中国南车集团四方机车车辆股份有限公司生产制造，构造速度250千米/小时，采用8节车厢编组，可重联运行；亦有部分和谐号CRH1型电力动车组，以及南宁到香港西九龙站的G417/418次CRH380A动车组，以及复兴号CR300AF型电力动车组。运行于南广铁路。其中，列车的一等座为布质沙发座椅，并配有小枕头，扶手下可使用耳机听取视频音乐，座椅前后和左右空间宽敞，每两个座位均配有一个供笔记本电脑使用的插座；2至8车为二等座，每排座位5个，左右两侧各有一个充电插座。

南广铁路为双线电气化快速铁路，主线采用高标准的有砟轨道与有缝钢轨铺设，与贵广高速铁路四线并行路段采用了CRTSⅠ型双块式无砟轨道；设计速度250千米/小时，设计牵引质量4000吨，满足开行双层集装箱货物列车要求；每日可开行旅客列车110对，远期每年货运量可达2000万吨。南广铁路采用CTCS-2级列车运行控制系统，通信系统采用GSM-R系统；南宁动车所拥有3条出入所走行线、36条存车线、6条检查线，可同时对12组标准动车组进行检修，另设2条自动洗车线，1条人工洗车线。

南广铁路翻山越岭、跨江越河，全线桥隧总长312.8千米，占线路总长的54.2%；桥梁469座共180.1千米，占线路总长度的31.2%；隧道135座共132.7千米，占线路总长度的23.0%。南广铁路建设需要面对采空区、地质破碎、岩溶富水、溶岩、硬岩、浅埋偏压等不良环境。

桂平郁江双线特大桥是南广铁路的控制性工程之一，为亚洲首座等腰三角形结构桥梁，全长11.326千米；其中主桥为（36+96+228+96+36）米双塔双索面钢桁梁斜拉桥，采用半漂浮体系。大桥位于郁江贵港至桂平河段之上，桥位处于II级航道，并预留可通行3000吨级船舶的I级航道设计要求；桥址处设计最高通航水位为42.670，设计最低通航水位为28.768；通航净空高度不低于13米；通航净空宽度单孔双向不小于150米。

南广铁路西江特大桥是全线路段的控制性工程之一，为截至2010年世界同类铁路桥中跨度最大的桥梁，全长618.3米；其中主桥为中承式钢箱提篮拱桥，跨径450米；拱肋为变高度钢箱结构，各节段按“以折代曲”的原则设计，其陀螺型截面高度在当时居世界第一；桥面采用钢纵横梁与钢筋混凝土桥面板的结合梁体系。大桥所处位置地理条件复杂，水深流急、场地狭窄，施工难度大。

北岭山隧道位于广东省肇庆境内，为南广铁路的重难点控制性工程之一，全长12.438千米，最大深埋568米，共设计3座斜井。隧道洞身穿越区田逆断层、葫芦田正断层、大湘口向斜三段不良地质带，岩性主要以石英砂岩为主，围岩节理裂隙发育、岩体破碎、裂隙水发育，隧道进口段浅埋岩溶发育。隧道施工期间多次出现涌水突泥现象，施工难度和风险大。建设单位采取超前水平钻、红外测水、TSP等超前地质预报手段，对断层带及涌水段主要采用帷幕注浆加大管棚进行超前支护，克服了施工困难因素。

花培岭隧道是南广铁路的四大控制性工程之一，西端位于广西壮族自治区苍梧县大坡镇都彀村、东端位于广东省郁南县平台镇古隆村，全长5918米，有“一洞连两广”之称。

南广铁路西江特大桥获2016年度中国钢结构工程大奖。

《新建南广铁路桂平至肇庆北段可研方案研究及投资估算》获全国工程造价优秀成果奖一等奖。

《新建铁路南宁至广州线可行性研究》获全国优秀工程咨询成果二等奖。

《南广铁路(黎塘站-藤县站)配合大机捣固轨道精调项目》获股份公司优秀工程勘察二等奖。

2016年6月29日，中国国务院原则通过《中长期铁路网规划》，南广铁路纳入中国“八纵八横”高速铁路广昆通道线路。

南广铁路是中国国家《中长期铁路网规划》的重要组成部分，也是中国中西部铁路建设的重点工程。这一铁路全线通车后，将进一步完善中西部铁路网结构，极大缩短沿线城市之间的时空距离，不仅将改变广西桂东南地区尤其是人口密集的藤县、桂平、平南、苍梧等地没有铁路的历史，而且使这些地区进一步融入中国的快速铁路网，加速了现代化进程。 （人民网 评）