滬昆鐵路從上海南站引出，向西南和滬杭高鐵平行，經過鬆江區、嘉興市、海寧市到達杭州市，正線在杭州喬司站轉彎向東南進入杭州東站和杭州南站（部分普速列車繼續向西南進杭州站，沿復興路穿過大慈山，經錢塘江大橋過錢塘江後轉向東，在蕭山區西山公園附近向南進入滬昆線），過錢塘江穿過蕭山區。經過諸暨市轉向西南經過義烏市到金華市變為東西走向。滬昆鐵路繼續向西，經過衢州市、鷹潭市，正線在向塘鎮以南的梁家渡大橋和潭崗大橋跨過撫河，在南側越過南昌市（原滬昆鐵路要經過向塘站，在向塘站向北進入南昌站，梁家渡--潭崗跨線橋於2005年底建成。）向西南進入豐城市，在樟樹市過贛江，向西經過新餘市、宜春市、萍鄉市，過羅霄山進湖南，過醴陵市向西透過五里墩站進入株洲。以株洲站為界，株洲以東為東滬昆鐵路，以西為西滬昆鐵路。由株洲樞紐離開繼續向西，過湘江經湘潭市、婁底市、冷水江市穿越雪峰山到懷化市，向西南進入貴州凱裡市，向西進入貴陽市（滬昆正線在南側越過貴陽，客運列車經貴陽南站和貴陽站由北轉向南）。向西進入安順市、六盤水市轉西南方向過烏蒙山經雲南宣威市，曲靖市，到達春城昆明市。