1983年9月，国务院为增加晋煤外运通道，作出了修建大（同）秦（皇岛）铁路的重大战略决策。大秦铁路西起与北同蒲铁路相交的韩家岭站站外，东至秦皇岛港，全长653公里（另有秦皇岛港内的连接线5公里多），是中国的国铁I级线路，沿线共设37个车站。铁路分两期建成，一期工程于1985年1月开工，1988年12月28日开通运营。二期工程于1988年6月开工，1992年12月21日开通运营。铁路最初的设计能力为5000万吨/年，1997年改造后形成1亿/年的运送能力。
大秦铁路主要经营货物运输，尤其是煤炭运输业务，是中国西煤东运的主要通道（北通道）之一。除了主要运载山西北部的煤炭，一些来自内蒙古西部、陕西北部的煤炭也由大秦铁路运出。2003年、2004年、2005年，大秦铁路分别运送煤炭1.22亿吨、1.53亿吨、2.03亿吨，2007年达到年运量3亿吨，在晋北、蒙西煤炭外运市场中占据85%以上的市场份额。而2010年大秦铁路实现煤炭运量4亿吨的目标。
大秦铁路是目前世界上运输能力最大的专业煤炭运输线路，它采用双线电气化重载技术，配置了大能力的机车和大载重专用货车，采用大规模的自动装卸系统和直达运输方式，依托万吨级装车站点和中国最大的煤炭接卸港——秦皇岛港，形成了完整的煤炭运输体系。大秦铁路上目前主要运行20000吨级的列车，2006年3月起，大秦在中国率先开行了重载列车，单列最大载重达2万吨以上，由4节机车共同牵引210节车厢，列车总长度达2700米。同时，大秦铁路上所使用的货车也是专为线路和秦皇岛港设计的，在港口卸煤时，列车并不停下，而是在慢速行进过程中，由翻车机自动进行卸煤。卸煤之后，列车随即通过环形线返回大同方向。
大秦铁路目前共设37个车站，目前正在实行扩能计划，将拆除其中17个车站，以提高列车的行进速度。
大秦铁路原属于北京铁路局大同铁路分局，至2004年10月，原分局改组成大秦铁路股份有限公司，负责该线的运营。
2010年大秦线日均开行重车88.3 列，其中2 万吨列车48.7 列，1.5 万吨4.8 列，单元万吨9.3 列，组合万吨25.5 列，日均运煤110.97 万吨，最高日运量122.03万吨。
2007年开始，陆续装备了国产化大功率HXD1和HXD2电力机车，单机可牵引万吨，还可开行2万吨组合列车。
在运煤车辆方面，开发研制成功装备转动车钩的C80和C80B重载运煤专用车辆，载重量可达80t。
在通信信号方面，采用光缆数字综合通信系统，全线实现了光纤通信新技术；研制成功具有中国特点的微机化调度集中系统，提高了行车安全的可靠程度。[1]
大秦铁路具有重（开行重载单元列车）、大（大通道、大运量）、高（高质量、高效率）特点。有关专家认为，从大秦铁路的线路质量与装备看，已具备年运煤三亿吨的能力，而且潜力很大，配套完善后将来运能可以超过四亿吨。
大秦铁路是中国第一条单元电气化重载的现代化运煤专线，全长653公里，它的上游连接着煤炭储量达6000多亿吨的货源地，下游连接着世界最大的煤炭外运港秦皇岛港。它为全国4大电网、5大发电公司、10大钢铁公司、368家电厂和6000多家企业输送生产用煤。
2006年，大秦铁路一举实现了2.5亿吨年运量目标，创下了铁路运营密度、运输效率、干线运量3项世界之最。2007年12月27日，又成功实现煤炭年运量3亿吨。3亿吨，这是迄今世界上一条重载铁路创造的年运量最高纪录。[2]
1996年9月2日，北京铁路局湖东机务段韶山4型0166号机车牵引大同至湖东间2258次货物列车，列车运行至大秦铁路大同南站至湖东站之间时，由于机车乘务员超劳工作、三名司机打盹，列车失去控制并惰性运行，列车在上坡道上向后溜逸，在大秦铁路御河大桥上与后续的新湖3856次货物列车相撞。新湖3856次的韶山4型0179号B节机车掉下大桥，导致两名司机死亡，机车报废。
2009年12月12日凌晨，两台HXD2型机车牵引一列2万吨煤炭组合列车，编组为204辆C80型敞车，运行至大秦铁路迁西站（迁西县翻鞍寨村）时列车脱轨，位于列车中部的HXD2型0175号机车颠覆，后送返大同电力机车公司大修。 [3]
