京沪高速铁路位于中国华北和华东地区，两端连接环渤海和长江三角洲两个经济区域，全线纵贯北京、天津、上海三大直辖市和河北、山东、安徽、江苏四省。

所经区域面积占国土面积的6.5%，人口占全国地26.7%，人口100万以上城市11个，国内生产总值占全国的43.3%，是中国经济发展最活跃和最具潜力的地区，也是中国客货运输最繁忙、增长潜力巨大的交通走廊。

沿线以平原为主，局部为低山丘陵区，经过海河、黄河、淮河、长江四大水系。北京——济南属冀鲁平原，地形平坦开阔，地势为两端高、中间低，团泊洼一带为全线最低处；济南——徐州属鲁中南低山丘陵及丘间平原，地形起伏较大，泰安段为全线海拔最高的区段；徐州——上海线路主要通过黄淮、长江三角洲平原区，局部（蚌埠——丹阳）通过阶地垄岗、低山丘陵。

沿线的工程地质条件主要是软土、松软土分布广泛，尤其是武清——沧州松软土、丹阳——上海软土，埋深变化大，软土层厚、强度低，工程性质差。

设计最高运行时速350km，初期运营时速300km，列车最小追踪间隔按3min设计。预计京沪高速铁路建成后，列车以时速350km运行，北京南——上海虹桥站全程运行时间为3h58min；以时速300km运行，运行时间为4h37min；以时速200km运行，运行时间为6h52min。年客运输送能力双向达到1.6亿人次。