京原鐵路采用興建新線與合并舊線的方式修筑，分期分段建設(shè)運營;西段(原平至棗林段)于1958年10月提前修建，由抗日戰(zhàn)爭時期修筑的原平鐵路改建而成，于1960年10月鋪軌完成并交付臨時運營;東段(北京至棗林段)于1965年11月開工建設(shè)，于1971年10月30日鋪軌完成;全線于1972年7月通過初步驗收，與1972年12月31日正式交付北京鐵路局接管使用。

截至2003年，京原鐵路全長419千米，設(shè)計速度100千米/小時，最高運營速度80千米/小時。