汉丹铁路自湖北省武汉市汉西站北咽喉引出，向西经孝感（长江埠、云梦、安陆）、随州、襄阳、老河口至湖北省丹江口市丹江站，全长412公里。其中襄阳北站至老河口东站与襄渝铁路共轨。1958年10月开工，1966年通车，1967年交付运营。隶属武汉铁路局管辖。它南接京广、武九铁路，在厉山站接出小厉线通向宁西铁路小林站，在襄阳与焦柳、襄渝二铁路交会，是湖北省中部与西北部联系的交通干线。该线东南区段主要在江汉平原，地势低平，河网密集；西北区段在鄂西北丘陵谷地延伸。它在修筑对丹江口水利枢纽工程和发展鄂西北工业方面发挥了积极的作用。该线路老河口东至汉西段开通客货运输，西段丹江口至老河口东已停办客运业务，仅办理少量货运业务。2001年10月21日，在全路第四次大提速中，汉丹线汉襄段作为武汉至成都、重庆铁路通道的重要组成部分，列车运行时速由120公里提升到140公里。汉丹铁路老河口至丹江口段电气化改造已于2010年启动。
2009年7月，经过4年多建设，汉丹铁路除丹江口至老河口东段外全线完成复线电气化改造，这次改造关闭了汉丹线上单线时期的大部分会让站，新建了部分路段及随州车站，缩短了线路里程。改造后线路为Ⅰ级复线电气化铁路：限制坡度4‰，超限坡地段维持现状不变；最小曲线半径一般3500m，困难2800m；牵引质量5000t； 到发线有效长度1050m；采用自动闭塞；;满足开行双层集装箱列车条件。
改造完成后的汉丹铁路正一步步实现改造提速目标。列车运行时速提高到200公里/小时，具备了开行动车组的条件。客运牵引机车也由DF11型内燃机车逐步更换为SS7E/SS9G/HXD3型电力机车，货运牵引机车由DF4B型内燃机车更换为SS6B型电力机车。2009年10月1日正式开行武汉至襄阳、十堰动车组。2010年9月底增加两对动车组（包含武汉至十堰直达动车组一对）。2010年9月13日，汉丹东线最后一个道口——位于云梦县郊的K81道口正式拆除，汉丹东线实现全封闭运行。
该线路自汉西站引出，途径武汉市硚口区、东西湖区，过境孝感市汉川市、应城市，纵贯孝感市云梦县、安陆市，横穿随州市随县、曾都区，及襄阳市枣阳市、襄州区、樊城区、老河口市，抵达丹江口市。
汉丹线单线时期全线共有车站45个，其中汉襄段33个（包含襄阳站），西段12个。截止2005年，有老河口东、太平店、陈家湖、朱坡、黑龙堰、马棚、襄阳北、襄阳、枣阳、安陆、云梦、长江埠、新沟等车站办理客运业务。其余的肖湾等车站仅办理货运业务或仅供技术停车、会让等。复线电气化开通后，大部分会让小站关闭撤销。现存车站（自西向东）分别是：丹江、洪山咀、老河口、老河口东、陈家湖、马棚、襄阳北、襄阳、襄阳东（肖湾改名而来）、琚湾、枣阳、兴隆集、唐县镇、厉山（新建）、随州（新建）、马坪、平林、安陆、云梦、隔蒲、化工（位于长荆--汉丹联络线上）、下辛店、新沟、吴家山（朱家台改名而来）舵落口、新墩、汉西，共27个车站。其中仅襄阳、枣阳、随州、安陆、云梦办理客运业务；襄阳北是特大型单向编组场，办理通勤乘降；吴家山新建有大型集装箱转运站；襄阳车站是路局直属一等站，管辖襄阳至平林区间车站，丹江至马棚区间车站归十堰车务段管辖，安陆至汉西区间车站由汉西车务段管辖。
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