衡阳至永州段的铁路属于一级线路，采用双线设计，正线线间距为4.6米。设计速度目标为200公里/小时，预留有250公里/小时的提速条件，最大允许坡度为6‰，最小曲线半径为3500米，特殊情况下的限速区域会采用相应的较小曲线半径。电力牵引是此段线路的主要动力，和谐号动车组是主要的机车型号，牵引质量可达4000吨。到发线的有效长度为850米，采用的是自动闭塞系统。
永州至柳州段同样为一级铁路，同样是双线配置，正线线间距保持4.6米。线路限制坡度为6‰，一般地段最小曲线半径为3500米，困难地段降低至2800米。机车类型和牵引质量与前段相同，为动车组和4000吨，到发线有效长度保持在850米，闭塞方式同样为自动闭塞。
而柳南城际客运专线作为客运专线，线路上的正线数目保持双线，线间距仍为4.6米。设计速度目标提升至250公里/小时，坡度限制增加到12‰。最小曲线半径在一般情况下为5500米，但在柳州和南宁枢纽区段，会根据具体需求调整限速。同样采用电力牵引，动车组为机车型号，到发线有效长度减小为650米，闭塞系统仍采用自动闭塞。
湘桂高铁，又称湘桂客运专线，是广西最重要的高铁，从湖南衡阳至广西南宁，为电气化双线，正线全长723.7公里。其中广西境内长541公里，湖南境内长182.7公里，共设车站37座，桥隧比为30%。衡阳至柳州段497.9公里为新建国家I级双线电气化铁路，与既有单线形成三线格局，列车初期运营速度200公里，基础设施设计速度250公里。柳州至南宁段225.8公里为新建客运专线，与既有复线实现客货分线，形成四线格局，列车运营速度250公里，基础设施设计速度250公里。