1912年中华民国成立后,孙山中先生就用粗重的红笔划出了南疆线铁路。1927年中华民国政府又聘请瑞典科学家斯文赫定专门带着一支科考队,踏勘南疆线。
1958年,巴音郭楞人民在全国大炼钢铁,大办粮食,大修铁路的口号激励下,要修建库尔勒至库尔楚地方铁路,全长74.21公里。
1959 年底成立铁路工程指挥部,出动3700人,拖拉机一台,大车81辆,毛驴车21辆,毛驴子398头,大动土木,伐原木3700方,完成路基5640方,1961年路基工程完工。1962年国民经济调整,巩固、充实、提高、撤掉了铁路指挥部、铁路停建。
1974年4月,南疆铁路第一期工程吐鲁番至库尔勒段动工修建,中国政府共投入劳力8.4万人,各种车辆3600辆,各种机械 8000台,于1979年完成路基工程,1979年8月铺轨到库尔勒西站。1984年国家组织各方面专家学者论证确认,选线合理,设计适当,施工质量良好,对各项工程表示满意,中国政府同意验收。 1984年8月30日,在库尔勒火车站举行了正式通车典礼。
1996年4月南疆铁路第二期工程库尔勒至阿克苏段动工修建,中国政府投入劳力12万人,各种车辆5000余辆,各种机构万余台,于1997年完成路基工程,1997年4月20日正式铺轨。1998年11月 30日投入运营,全长500公里。[1]
1998年12月1日,南疆铁路库阿段开通运营,1999年12月6日通车喀什,南疆铁路全线贯通。[2]
这条铁路基本沿古“丝绸之路”的中路延伸,沿线地质、地貌、气候条件十分复杂,有45℃的高温戈壁沙漠,有零下三四十度的冰达板,还有常年刮着七八级强风的大风口。全线一半以上地段穿行于天山峡谷,修建隧道29座,架设桥梁463座,隧道总长为50馀公里。特别是奎先达板段,海拔升至3000米以上,这里建有7座螺旋形隧道,其中奎先隧道长6公里。在100公里地段,火车要25次跨越狭沟桥梁。铁路进入焉耆盆地後,还要跨越流沙河,铁桥长达438米。

