大同至张家口铁路客运专线起自怀仁县，止于河北省怀安县，东接京张城际铁路，西联大西客运专线，是京包铁路、京西铁路的重要组成部分，是贯通京、津、冀、晋、陕的客运咽喉工程，也是晋北地区对外交流的“生命线”。该线路在大同枢纽和张家口地区衔接京张城际（北京至张家口）、呼张快速（呼和浩特至张家口）、大西客专（大同至西安）等诸多干支铁路，构筑起华北北部地区铁路快速客运网络。
　　
　　 按“可研”设计，该项目新建正线里程141.524公里，设计时速250公里，全线设车站4座，即怀安站、天镇站、阳高南站和大同南站。列车开通后，大同至北京通行时间将缩短至100分钟左右。