大西客运专线是中国一条连接山西省大同市与陕西省西安市的高速铁路。大西客专太原至西安段已于2014年7月1日通车，大同至原平段将按照中国国家发展改革委员会批复，利用韩原线通行动车组，接入大同南站。太原至怀仁东部分于2019年5月1日通车。大同南至怀仁东部分于2019年12月30日通车。

新建铁路大同至西安客运专线自原平西站引出，向南经忻州、阳曲后接入太原枢纽，自太原南站引出经介休、洪洞、临汾、运城后，在永济跨越黄河进入陕西省，经大荔、渭南、新临潼至西安北。本线自北向南经过恒山低中山区、忻定盆地、系舟山余脉丘陵区、太岳山低山丘陵区、临汾盆地、运城盆地、渭北黄土台塬及关中平原。正线全长859km，设计时速为200～250公里，于2009年12月3日动工。铁路沿线与石太客运专线、太中银铁路、郑西客运专线、西成客运专线连接。

大同至原平段利用北同蒲铁路第三、四线（正线长度153公里），原平至西安段新建线路长度699公里。近期大同至原平段为I级铁路，原平至西安段为客运专线，远期全线为客运专线。设计速度大同至原平段为200km/h、原平至西安段250km/h。最初的设计方案是在大同到原平间修建新的客运专线，但在可行性研究阶段发改委提出应该使用北同蒲新建的四线。《山西省铁路建设发展“十二五”规划》中提到，北同蒲新建的四线（韩家岭和原平间）要承担同蒲线2,600万吨货物运输、朔准线5,000余万吨煤炭运输的任务，货流密度过大，且接运朔准线的列车载重均为万吨级别，如果开行动车组很难保证其安全正点运行，“十二五”期间仍计划在大同和原平间新建客运专线。

由于太原北站到太原南站道路不通畅，无法通行列车，导致2018年之前，大西客专原平西-阳曲西段为高速综合试验段。在2015年6月30日，CIT500亦在该路段试车。2018年10月1日，原平西站-太原南站段正式开行动车组。2019年5月1日，怀仁东站-太原南站正式开行动车组。由于大同南站并未建好，韩原铁路与大张客专联络线还在施工，大同南站将于在2019年12月30日开行动车组列车。大西客运专线在渭南北站与郑西客运专线汇合，但线路本身不合并；双方都保持复线，4线平行进入西安北站。