聊泰铁路规划线路位于山东省西部，连接京九、京沪两大铁路干线，线路以邯济铁路聊城东站为起点，经东阿跨黄河经平阴县至肥城市，向东南方向延伸，接入泰肥线湖屯站，经泰肥线入泰山站。正线全长129.98公里，沿途设15个站点。

根据铁道第一勘察设计院编制完成的《新建铁路山东泰安至山东聊城线路方案研究报告》，拟建中的新建铁路聊城—泰安段由邯济铁路聊城东站东引出，向东南出线，途径聊城市（经开区、茌平区、东阿县），济南市（平阴县），泰安市（肥城市）。全线设车站5座，其中改造既有车站2座，分别为聊城东站和湖屯站；新建车站3座，分别为平阴、顾官屯、广平。顾官屯站和平阴站各建设货场1座。全线新建顾官屯、湖屯2座110KV牵引变电所，聊城东站和湖屯站各设综合维修工区1处。在聊泰铁路建成后后，可缓解济南、聊城铁路枢纽压力，进一步提升省内铁路网的运能及运力，将对推动济南、聊城、东阿经济具有十分重要的作用。同时还将使从聊城方向至泰安方向的直达距离缩短120公里以上。

该项目由山东省济南市发改委从2006年3月份开始牵头组织策划、开展项目开工前工作协议。

至2006年，济南、泰安、聊城3市发改委已初步落实山东建邦集团、鲁西化工、国电山东分公司等为项目投资方。聊泰铁路计划投资19.4亿元。2014年，山东省政府公示《山东省综合交通网中长期发展规划》中有聊泰铁路、聊泰城际铁路。聊泰城际铁路被规划到远期建设。

在聊泰铁路建成后后，该项目竣工通车后，可缓解济南、聊城铁路枢纽压力，进一步提升山东省内铁路网的运能及运力，将对推动山东省的济南、聊城、泰安、平阴、东阿、肥城经济具有十分重要的作用。可实现邯济—聊泰—辛泰—莱淄—胶济线以及邯济—聊泰—泰新—东平—菏兖日铁路的贯通，形成晋冀豫鲁贯通东部沿海的两大通道，打通晋煤在山东省鲁中地区东南方向铁路调运的直供通道，从而使从聊城方向至泰安方向的直达距离缩短120公里以上。

新建铁路聊城—泰安段沿线自然资源丰富，工矿企业众多。据铁道第一勘察设计院分析预测，该段铁路2015年货物到达及发送总量将达到约4500万吨，地方客流量及通过客流量将分别达到20万人次。铁路建成后，将有效提高山东全省铁路运输能力，缓解济南铁路枢纽压力，完善现有路网结构，发挥平九平沪两大干线和路网调度的灵活性，进一步提升路网运能及运力。

2014年12月3日，山东省政府公示了《山东省综合交通网中长期发展规划（2014-2030）》，规划了聊泰铁路和聊泰城际铁路。

新建聊泰铁路已经列入山东省“十二五”重点建设项目。

该铁路项目沿线聊城、济南、泰安三市共同委托铁道第一勘察设计院编制的《新建铁路泰安至聊城线路方案研究报告》，已上报山东省发改委，并经山东省政府常务会议和山东全省加快铁路建设会研究通过，2006年沿线山东三市已基本做好引资和编制科研报告等前期工作。

聊泰铁路为国铁I级、单线、电力牵引，全长约129公里，聊城市境内约40公里，沿途主要车站有聊城东站、东阿站、平阴站、石横站、湖屯站、肥城站、泰山站等；届时将有泰山站将有始发至聊城火车，沿途旅客大大方便乘车。项目总投资约33亿元，将于2014年开工，工期约2年。

2014年12月3日，山东省政府公示了《山东省综合交通网中长期发展规划》，规划期限为2014年至2030年。其中，聊泰铁路作为泰安至聊城的城际铁路、山东铁路规划的客运干线。

2015年7月16日，新建聊城至泰安铁路可行性研究报告评审会在肥城市召开，山东省发改委副主任赵东，山东省泰安市委常委、副市长刘卫东以及山东省国土资源厅、山东省河务局、济南铁路局，济南、聊城、泰安三市发改委的有关领导，中国国际工程咨询公司、中铁第四勘察设计院集团公司、山东建邦控股集团的有关专家出席会议。与会领导、专家听取了新建铁路聊城至泰安线、山东平阴黄河公铁两用大桥可行性研究汇报，并围绕可行性研究报告进行了讨论，就项目的规划、筹备、实施提出了意见建议。评审专家们还将分成专业组进行讨论，并最终形成正式专家组意见。

2018年1月15日，大众网聊城讯，近日，山东建邦投资管理有限公司向省环保厅提交了新建铁路聊城至泰安线聊城东至湖屯段环境影响报告书，大众网记者从环评报告中得知，聊泰铁路全线设车站5座，总投资约570195.44万元。4月4日，《聊泰铁路黄河公铁桥及公路接线工程勘察设计招标 招标公告》公开发布。

2020年2月12日，山东省人民政府发布《关于下达2020年省重大项目名单的通知》，公布了2020年省重大建设项目名单和2020年省重大准备项目名单。聊泰铁路列入2020年省重大准备项目名单。

2021年，聊泰铁路将开展前期工作。

2022年，聊泰铁路黄河公铁桥及公路接线工程项目施工许可已获批，步入全面施工阶段。

2023年6月，聊泰铁路黄河公铁桥及公路连接线工程最新进展：主桥桥梁桩基、承台工程已全部完成。10月28日，聊泰铁路黄河公铁桥顺利合龙。

2024年3月26日，聊泰黄河公铁大桥正式通车。

目前聊泰铁路项目正在对可研报告进行修编，尚未取得接轨批复，其中部分核准要件过期，需重新办理，计划2024年完成项目立项核准，预计“十四五”末开工建设。