沪昆铁路从上海南站引出,向西南和沪杭高铁平行,经过松江区、嘉兴市、海宁市到达杭州市,正线在杭州乔司站转弯向东南进入杭州东站和杭州南站(大部分普速列车继续向西南进杭州站,沿复兴路穿过大慈山过钱塘江向东,在萧山区西山公园向南进入沪昆线),过钱塘江穿过萧山区。经过诸暨市转向西南经过义乌市到金华市变为东西走向。
沪昆铁路继续向西,经过衢州市、鹰潭市,正线在向塘镇以南的梁家渡大桥和潭岗大桥跨过抚河,在南侧越过南昌市(原沪昆铁路要经过向塘站,在向塘站向北进入南昌站,梁家渡--潭岗跨线桥于2005年底建成。)向西南进入丰城市,在樟树市过赣江,向西经过新余市、宜春市、萍乡市,过罗霄山进湖南,过醴陵市向西通过五里墩站进入株洲。以株洲站为界,株洲以东为东沪昆铁路,以西为西沪昆铁路。
由株洲枢纽离开继续向西,过湘江经湘潭市、娄底市、冷水江市穿越雪峰山到怀化市,向西南进入贵州凯里市,向西进入贵阳市(沪昆正线在南侧越过贵阳,客运列车经贵阳南站和贵阳站由北转向南)。向西进入安顺市、六盘水市转西南方向过乌蒙山经云南宣威市,曲靖市,到达春城昆明市。 上海市
浙江省:嘉兴、杭州、金华、衢州
江西省:上饶、鹰潭、抚州、南昌、宜春、新余、萍乡
湖南省:株洲、湘潭、娄底、邵阳、益阳、怀化
贵州省:铜仁、凯里、贵阳、安顺、六盘水、毕节
云南省:曲靖、昆明 新桥站:新闵支线,金山支线
杭州站:杭甬线,宣杭线
杭州东站:宁杭高铁,杭甬高铁,沪昆高铁
东孝站:金温铁路
金华站:金千铁路
上饶站:合福高铁(上跨沪昆铁路),铅山支线(沪昆铁路转到横南铁路)
横峰站:横南铁路
贵溪站:皖赣铁路
鹰潭站:鹰厦铁路
向塘站:京九铁路,向莆铁路
张家山站:张塘铁路
分宜站:分文铁路
醴陵站:醴茶铁路
株洲站:京广铁路
向韶站:韶山铁路
娄底站:娄邵铁路
怀化站:焦柳铁路,渝怀铁路
贵定站:黔桂铁路
贵阳站:渝黔铁路
六盘水站:内六铁路(内昆铁路在梅花山站转向走沪昆铁路)