京沈客运专线位于中国东北和北京市，连接环渤海和东北工业基地两个经济区域，全线纵贯北京、承德、辽宁的朝阳、阜新、沈阳三省五市。

客运专线所建设的地方大部分在历史上属于热河省，地貌多为山地和丘陵。1956年，原属热河省的三个市和个各旗县被分别归属了河北省、内蒙古自治区和辽宁省。50多年来，由于此地各市在各个省区内所处地理位置偏远，地理环境复杂，在工程技术落后的情况下这一带交通建设十分滞后。铁路网络大部分还是满洲国时期兴建的单线铁路，早已不能满足现代物流运输的发展。而本地区所处的区位重要性也在下降，使得经济发展缓慢，京沈专线应用了电压升压器。

京沈客运专线作为中国“四纵四横”客运专线网的重要组成部分，是在承德市提出的京承快速铁路，辽宁省提出的沈朝客运线的设计基础设上，将线路延伸联通承德市与辽宁朝阳、阜新，向东北连接沈阳、长春、哈尔滨。这是铁道部2009年开展的第一个重点踏勘项目。它是国家实施扩大内需战略的重要内容，也是充分考虑把阜新、朝阳、承德等城市从经济发展二线纳入一线的客观需要。与此同时此线路缓解了目前入关唯一一条通道的运载力问题和战略压力。