沈吉铁路自起
辽宁省沈阳市境内的
浑河站，终至
吉林省吉林市境内的
吉林站，是连接沈阳和吉林的重要交通要道，日接送列车41对。沿线重要城市有
抚顺、
梅河口等，大大缓解了
京哈线沈阳至
长春间的运输压力。
沈吉铁路是由原
奉海铁路、
吉海铁路组成，由原
奉系军阀张作霖主持筹建，为东北第一条完全由国人出资兴建的铁路线，建于1925～1928年，
沈阳东站为沈阳市文物保护单位。
奉海铁路自奉天省城奉天市“奉海车站”（今沈阳东站），经海龙县城，至朝阳镇长263.5公里；支线自梅河口至西安县城（今辽源）及西安煤矿，长73.6公里。1925年春，奉天省代省长王永江在奉天八王寺设立奉海铁路建设筹备处。5月14日成立奉海铁路公司，总出资奉大洋2000万元，官商各半，以奉天省政务厅厅长王镜寰为公司总理，原四（平）洮（南）铁路总务处长、技师陈树棠为技术长。1925年7月28日开工。1927年9月6日，奉海铁路全线通车。1927年12月支线基本完工。1928年2月改为奉天省官办。1928年3月20日，北洋政府交通部代理总长、京奉铁路局长常荫槐被聘为奉海铁路督办。1929年正式营业。1929年4月，随省名，改称沈海铁路。沈海铁路公司是奉天省（辽宁省）的省有铁路，官股占资本总额的三分之二。当时辽宁省与吉林省省界在辉南与磐石之间。
九一八事变后，在关东军的支持下，成立了“沈海铁路保安维持会”。随后，设立了“东北交通委员会”，并由满铁接管沈海、吉长、吉敦、吉海、四洮、洮昂、齐克等铁路。1933年2月9日，满铁与满洲国交通部签订了《满洲国铁道借款及委托经营契约》、《关于满洲国铁道等借款及委托经营合并契约》、《交通总长满铁总裁间往复文书》等一系列文件，完成了满铁控制东北地区全部铁路的手续。满铁把沈海铁路又改称奉海铁路。
吉海铁路自吉林市北山站、黄旗屯站至朝阳镇，长183公里。1926年11月1日，吉林省议会议决自筑吉海铁路，幷设立筹办处。是月4日省长公署批准官商合办，同时委任李铭书为筹办处总办，齐耀瑭、艾遒芳为帮办。
1926年11月10日，吉海铁路筹办处正式成立幷启用关防。1927年5月8日，吉海铁路筹备处改为工程局，下设总务、工务、车务、会计、总工程五个处，处下设课。吉林督军兼吉林省长张作相主持修建，总工程师为赵杰，副总工程师为张赢舫，1927年6月25日吉海铁路工程局在吉林北山脚下举行吉海铁路开工典礼仪式。吉林省长张作相到会幷讲话。实际上在铁路南端朝阳镇开工。1928年11月20日吉海铁路朝阳镇至磐石段开始营业。1929年5月15日，吉海铁路正式竣工通车。当时吉海铁路总站设在黄旗屯，即今吉林西站。此路由吉林经沈海可入京奉而通关内。1929年7月，吉林总站至吉林分站支线开始施工。因为日本人不准吉海路与吉长路接轨，所以设立吉林分站，以接近吉长路吉林站，满足中转需要。是年8月完成铺轨，12月27日投入运营，吉林分站改名为吉林车站。吉林分站旧址在吉林站以北约0.5公里处，原吉林车辆段附近，现已全无踪影。1930年8月，吉海铁路由黄旗屯站延修至吉林站，但并未与吉长铁路接轨。1931年10月12日满铁把吉海路与吉长路在吉林站接轨。1931年11月1日，熙洽与满铁总裁内田康哉签订契约，出卖吉林省全部铁路主权。后吉林总站改名为黄旗屯站，吉林车站被取消，吉海路的列车改为直接进吉林站。
2010年7月28日，因一场特大暴雨，永吉县城遭受了汪洋之灾，火车站也在洪水之下。当时造成铁路中断，25列火车停运，永吉口前站站内职工85人被困，快速列车K7374次运行受阻，900多人滞留。次日，经全力抢救，被困人员安全获救并顺利转移，线路全面抢通。
沈吉铁路自浑河站引出（沈阳北至沈阳东已经拆除）之后沿
浑河左岸前行，到达抚顺北站和
沈抚城际铁路（苏抚线）交汇，逐渐向东北方向走行，在
铁背山站前跨越浑河，经
清原进入
吉林省，在
梅河口与
四梅铁路、
梅集铁路交汇，于烟筒山穿过哈达岭抵达
吉林市，是
京哈铁路（沈哈段）的平行线，连接辽、吉两省的又一条通道。
如图片所示，考虑铁路对城市的影响，沈吉铁路吉林市区计划另建西环线。从
长图铁路上的九站至马相屯站另建新线路，通车后拆除吉林站发出经吉林西站到马相屯站的线路。