京广铁路是中国大陆一条从北京市通往广东省广州市的铁路，由1957年通车的武汉长江大桥连接原京汉铁路（北京至汉口）和原粤汉铁路（武昌至广州）而成。京广铁路正线全长2284公里（丰台站至广州站），全线为 I 级双线电气化铁路，是中国重要的南北方向铁路干线之一，其连接了六座省会城市，以及数十座大中城市，并与多条铁路相接，在中国的国民经济中起到了非同寻常的作用。京广铁路自中华人民共和国实行改革开放以来一直在超负荷的状态，即使在平行的京九铁路在1997年建成后，京广铁路也依然发挥着巨大的的作用。目前京广铁路上的大多数客运列车和货运列车已经采用电力机车牵引。经过多次提速改造，自1997年中国铁路第一次大提速起至2004年第五次提速，北京往返广州间的客车旅行时间已由过去近40小时缩短到22小时。现时京广铁路北京市和河北省境内线路由北京局集团管辖，河南省北部和中部路段由郑州局集团管辖，河南省南部以及湖北省境内路段由武汉局集团管辖，湖南省和广东省境内线路由广州局集团管辖。
京广铁路的正线起点是丰台站，自1996年北京西站建成使用以后，为分担北京站的运输压力，大部分由京广线进京的旅客列车经西长联络线进入北京西站。西长联络线是指北京西站至京广线上长阳村线路所的联络线，又称西良联络线（因长阳村线路所位于良乡站和长辛店之间），于1996年建成，全长28公里，经过鹰山一、二号隧道和槐树岭隧道。
于2012年全线开通的京广高速铁路是一条与京广铁路平行的高速铁路客运专线，设计时速350公里。它的建成通车大幅度缓解了京广铁路的客流压力，使得京广铁路既有线可以更多地进行货物运输。
京广铁路原分为北南两段，以长江为界，分别为京汉铁路和粤汉铁路。两段铁路互不相通，直至1937年3月，武昌徐家棚站（今武昌北站）与长江北岸的刘家庙站（今江岸站）之间的铁路轮渡通航，令列车能够由广州直达北京，当时每列火车过江都要耗时5个多小时。
京汉铁路从北京到湖北汉口，最初称为“芦汉铁路”（卢沟桥至汉口），是清政府为图自强、实现近代化而兴筑的一条纵贯南北的大干线。1927年至1949年间因北京改称北平，京汉铁路也改称“平汉铁路”。1949年中华人民共和国成立后，恢复京汉铁路之名。
粤汉铁路从广州市到武汉市，途径广东省、湖南省和湖北省的铁路，全长1095.6公里。线路从1900年开始动工，但由于资金紧张，一直到1910年才有实质性的进展；又由于沿线地质复杂、局势动荡，铁路只能分为若干段修筑、通车，一直到1936年才全线贯通。开通后，本线和京汉铁路隔江相望；虽然没有直接的连接，但是旅客和货物都会通过轮渡来往江两岸的火车站，以继续行程，实质上形成了一条沟通北京和广州的通道。
1957年10月15日，建设历时两年的武汉长江大桥通车后，京汉铁路和粤汉铁路两条铁路接轨，并改名为京广铁路。大桥通车一年后，武汉的铁路轮渡便宣告停航。
1950年代开始京广铁路复线建设。北京至汉口段在1954年4月开始建设，1950年代末完成。1956年底，铁道部开始研究武昌至广州段的技术改造和复线建设问题，1958年11月5日率先开始京广线蒲圻至衡阳段复线工程，受文革影响导致工程进度缓慢，武汉至衡阳段在1971年12月才建成第二线。衡阳至广州段复线工程（又称衡广复线工程）在1960年曾一度停工，1975年复工，衡广复线工程是中国第七个五年计划的三个重点铁路工程之一，总投资32.1亿元人民币，整个工程由衡阳枢纽、广州枢纽、衡阳至韶关复线、韶关至广州复线和郴州至韶关电气化区段5个部分组成。全段施工难度最大、位于南岭山脉的大瑶山隧道，从1981年11月起动工，全长14.3公里，1987年5月6日贯通，其长度位居当时中国最长的铁路隧道（今第13位）、世界双线铁路隧道第十位。1988年12月16日，衡广复线通车，同时京广铁路复线建设宣告完成。而由于大瑶山隧道的建成，铁路无需再沿山势险要的武江沿岸迂回运行，列车运行速度大大提高，自此乐昌至坪石的老线成为后备线路，仅有少数通勤列车及旅游小火车通行。
京广铁路的电气化工程于1990年代开始，采取分段建设、分段开通的方式。其中郑州至武昌段先于1992年12月完成，北京至郑州段工程于1993年开始，1998年8月8日完成，武昌至广州段工程于1998年2月开始，2001年9月1日完成。
2006年7月，受强烈热带风暴“碧利斯”影响，广东省境内的京广铁路张滩 - 乐昌 - 安口段多处出现严重洪涝灾害，造成铁路运输中断，近百趟列车延误或停运，更有列车被洪水围困。同时武江暴涨的洪水更严重破坏了乐昌—坪石的一段老京广线，从此这段老线无法通行列车。随着乐昌峡水利枢纽工程即将截流，乐昌—坪石的这段老京广线将和大长滩、大源、小滩等车站同被武江水淹没。
为配合中国铁路第六次大提速，京广铁路信阳至陈家河段提速改造工程在2005年11月动工，总投资20亿元人民币，其中长达5708米的鸡公山铁路隧道工程李家寨至武胜关段率先在2007年1月23日开通，而余下路段也在2007年3月26日贯通，列车从此改走长83公里的新线，并停靠新建的车站，包括广水站。原广水站改称广水西站。
春节期间，京广铁路武广段，也即原来的粤汉铁路段，运输非常紧张，春运高峰期，株(株洲)衡(衡阳)间平均每10分钟就有一趟客车，成为全国铁路列车密度最大、通过能力最紧张的地段，且武广高铁通车后仍旧如此。
2016年4月至2019年10月，中铁电气化局三公司在广州-坪石区间103.1公里和9个车站进行了计算机联锁设备、区间自动闭塞设备和其他配套工程。
