兰渝铁路北起兰州枢纽，向南经甘肃定西、陇南，陕西宁强进入四川境内，由广元、南充接入重庆枢纽，另建设连通广安的南充东至高兴支线。正线全长855公里，建筑总长度1179公里，旅客列车速度目标值160公里/小时，有条件路段预留200公里/小时。
兰渝铁路是连接我国西北与西南最便捷快速的大能力运输通道，是国家“一带一路”倡议以及西部大开发、“渝新欧”大通道的重要组成部分，是连接黄河与长江两大流域，以及西陇海兰新经济带与川渝经济带的重要纽带。
兰渝铁路全线通车后，新疆经兰州、广元到重庆的列车不再绕行陇海、西康、襄渝铁路。重庆坐火车到兰州，全程运行时间缩短至6.5小时,时间缩短约2/3。这也意味着“渝新欧”国际大通道全线运行时间也将因此缩短至12天，节约1天时间。
兰渝铁路将与现有的渝黔铁路相连接，形成兰州至重庆至广州的南北铁路大干线，成为与京广线、京沪线并列的三条南北铁路大动脉之一。
