线路自潍坊北站在建津潍车场引出，向东跨越潍莱铁路后折向南走行于潍坊市区东部，依次跨越济青高铁、青银高速公路、潍莱高速公路、胶济客专、汶河后，于安丘市乐源大道北侧设安丘站，向南跨越在建潍青高速公路、渠河、青兰高速公路后，于诸城市魏家岭村南设诸城西站，向西南跨越潍日高速公路、潍河、墙夼水库后，于五莲县满堂峪村北设五莲北站；

向西南跨越胶新铁路、袁公河后折向西，依次跨越胶新铁路、沭河、洛河后，于莒县、沂水县界设莒县沂水站，跨越瓦日铁路后折向南，并行胶新铁路西侧引入既有沂南站，向西南跨越日兰高速公路、沂河后折向西引入日兰高铁临沂北站，于日兰场北侧新设潍宿场；

跨越日兰高铁后折向西南，跨越祊河、京沪高速公路后并行京沪高速公路西侧南行，跨越岚曹高速公路后，于兰陵县麻风村北设兰陵站，向东南跨越邳苍分洪道、京沪高速公路、沂河后，于郯城县兴隆村西设郯城西站，跨越G310国道、沭河后进入江苏省境内；

依次跨越京沪高速公路、陇海铁路、徐连高铁、连霍高速后于新沂市八户村东设新沂东站，出站后线路基本沿新杨高速西侧前行，跨沭河、新沂河后进入宿迁市境内。

线路跨过新沂河后自宿迁生态科技化工产业园东侧绕避，跨过宿迁北互通连接线后沿民便河西侧走行，跨老宿沭路、S324后沿杨舍路走行，于宿穿线以北、张家港大道以东、新扬高速以西设宿迁东站，跨新扬高速线路折向西南，自运河宿迁港三期东侧、洋北电厂西侧跨京杭运河，而后折向东，接入徐宿淮盐铁路预留洋河北站。