1912年中华民国成立后，孙中山先生就用粗重的红笔划出了南疆线铁路。1927年中华民国政府又聘请瑞典科学家斯文赫定专门带着一支科考队，踏勘南疆线。当时的行动仅仅表现在纸上和腿上，并无一点儿实质性行动。1958年，中华人民共和国成立后的第十个年头，巴音郭楞州人民在全国大炼钢铁，大办粮食，大修铁路的口号激励下，要修建库尔勒至库尔楚地方铁路，全长74.21公里。1959 年底成立铁路工程指挥部，出动3700人，拖拉机一台，大车81辆，毛驴车21辆，毛驴子398头，大动土木，伐原木3700方，完成路基5640方，1961年路基工程完工。1962年国民经济调整，撤掉了铁路指挥部、铁路停建。1974年4月， 南疆铁路第一期工程吐鲁番至库尔勒段动工修建，中国政府共投入劳力8.4万人，各种车辆3600辆，各种机械 8000台，于1979年完成路基工程，1979年8月铺轨到库尔勒西站。1984年国家组织各方面专家学者论证确认，认为选线合理，设计适当，施工质量良好，对各项工程表示满意，中国政府同意验收。 1984年8月30日，在库尔勒火车站举行了正式通车典礼。1996年4月南疆铁路第二期工程库尔勒至阿克苏段动工修建，中国政府投入劳力12万人，各种车辆5000余辆，各种机械万余台，于1997年完成路基工程，1997年4月20日正式铺轨，全长500公里。在党中央、国务院的亲切关怀下，在铁道部、新疆维吾尔自治区的正确领导下，在南疆铁路沿线各级党政组织和各族人民的大力支援下，工程建设、设计、施工、监理等单位广大干部职工迎风沙、战严寒、斗酷署，密切配合，工程建设进展顺利，1998年6月22日提前铺轨到阿克苏。1998年12月1日，南疆铁路库阿段开通运营，1999年12月6日通车喀什，南疆铁路全线贯通。该段铁路开行旅客列车5对、货物列车4对，规划运输能力为每年1200万吨，对尽快改善南疆地区交通落后状况，加快经济发展具有重要意义。南疆铁路第三期工程喀和段（喀什至和田）于2008年7月3日开工建设。 喀什至和田铁路是国家和自治区重点工程，也是全国铁路中长期规划新藏铁路的一段。工程由南疆铁路喀什车站接轨，沿塔克拉玛干沙漠南缘，经疏勒、阿克陶、英吉沙、莎车、泽普、叶城、皮山、墨玉等县至和田市，正线全长487公里，投资估算总额46.4亿元。全线共设10个客运车站，规划运输能力为客车每日6对，货运每年1300万吨。喀至和铁路的开工建设能有效加快区域矿产、旅游资源开发，改善沿线地区投资环境，推动南疆三地州加快发展，完善自治区路网布局，进一步促进新疆自治区经济社会可持续发展。
