太绥铁路位于山西省中西部和陕西省北部，总体呈东西走向，东起山西省会太原市，向西经吕梁市，跨越黄河后至陕西省榆林市绥德县。

东端在太原铁路枢纽衔接既有石太客专、大西高铁，西端在绥德地区与在建延榆铁路相连。

新建正线长度241.984km，在太原市、晋中市、吕梁市、榆林市等沿线相关区域设置车站，铁路等级为高速铁路，设计速度目标值为350km/h。同步实施太原枢纽客运西环线（长度61.797km）、货运南环线（长度61.265km）等相关工程，绥德地区相关联络线等相关工程。