湘桂铁路衡阳至柳州段建于20世纪30年代，是广西、湖南、粤西地区与华中、华东、华北等地区客货交流的主通道。其线路标准低、设备简陋，虽然解放后做了大量修复和改建工作，但仅仅是为了满足运输需要而进行的最低限度的改建，没有从根本上改变其低标准和装备落后的状况。未扩建前湘桂线衡柳段平图列车运输能力为48对，能力利用率高达88．54%，且客车旅行速度较低，为单线内燃牵引铁路，运输能力已趋饱和，远不能满足铁路沿线各省客货运量快速增长的需求，迫切需要实施扩能改造。湘桂线技术条件已经落后于时代，不能满足社会和经济发展需要。而作为客货混跑的路网性繁忙干线和“十五”规划的快速通道的组成部分，应当对湘桂线进行一次技术标准较高的扩能提速改造，在满足客货运量快速增长要求，改善铁路运营条件，解决本段运能和运量矛盾的同时，为该线实现快速通道目标奠定基础。
广西自治区党委政府把铁路建设作为“十一五”时期广西发展的重要战略，广西铁路在一定程度上制约了广西的发展，主要表现在货物运输能力不足，广西沿海铁路受到严重制约；湘桂铁路技术等级较低，节奏较慢，路网结构不合理等。2007年广西港口建设为八千万吨，“十一五”末，广西港口建设将达一点二亿吨。湘桂线扩能改造项目广西将出资约一百二十亿元人民币，在2008年内全面开工建设。2007年12月27日，湘桂铁路衡阳至南宁（广西段）扩能改造工程暨柳南城际铁路项目启动仪式在南宁屯里火车站隆重举行。自治区领导郭声琨、陆兵、马庆生等为工程奠基培土。
2007年月27日，湘桂铁路衡阳至南宁（广西段）扩能改造工程暨柳南城际铁路项目启动仪式在南宁举行。该项目已获得国家批准立项建设，举行的启动仪式标志着项目进入实质性建设阶段。项目建成使用后，南宁到桂林的行车时间将由5个小时缩短到两个小时左右，桂林到柳州的行车时间将由两个多小时缩短为1个小时。
长期以来，在衡阳实现交汇的京广线和湘桂线，不仅在国民经济建设中起到了相当重要的作用，也为衡阳市的经济建设与发展提供了有利的交通运输条件。衡阳南站作为改建铁路湘桂线扩造工程项目的车站，由于其优越的交通条件和地理条件，正是实现衡阳市铁路货场整合，建设综合货场的首选之地。衡阳南站的选址位于市白沙工业园区边缘，南靠衡阳市西外环路，北临衡阳钢管集团等一批重点企业，选择该站修建货场，不但可以满足白沙工业园及周边的新、老企业大宗物资进出的需要，同时也将为相关企业减少运输成本，提高经济效益创造条件。与此同时，伴随着衡阳城市建设的“南进东扩”，和河西老城区的改造与企业搬迁，以及衡阳西站货运功能的逐步萎缩，衡阳南站货场作为衡阳市主要铁路货场和物流中心的地位也将越来越明显。
2012年7月30日，在柳州随着两条长500米、重60吨的无缝钢轨在青茅站铺轨基地稳稳落下，湘桂7标正式进入长轨铺设阶段，这也标志着湘桂铁路扩能改造工程柳州至永州段全线铺轨速度进一步加快。自2012年3月开始铺轨以来，经过4个月的努力，已经完成了300多公里的单线铺轨里程，占总铺轨量的45%。湘桂铁路柳州段计划2012年全线贯通，2013年正式投入使用。
2012年8月20日16时38分，广西全州松川站站内两条钢轨顺利接轨，标志着湘桂铁路扩能改造工程永州至桂林段铺轨圆满完成。湘桂铁路扩能改造工程永州至柳州段架梁、接触网支柱组施工已分别累计完成74.1%、75%，铺轨完成了358.3公里。南宁铁路局正全力组织施工单位推进牵引供电、通信、信号、电力“四电集成”施工和以站房建设为主的站后工程施工，并做好联调联试准备工作，确保今年年底实现开通湘桂铁路永州至桂林段、力争开通到柳州的既定目标。 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，列车设计时速200公里，并预留提速条件。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，列车设计时速200公里以上。
湘桂铁路扩能改造工程衡阳至南宁段完成后，铁路远景运输能力为：衡阳至柳州段货运量5000万吨/年，单向客运量4000万人/年；柳州至南宁段货运量1亿吨/年，单向客运量8000万人/年。衡阳至南宁间运营时间3小时，比现行运营时间节省约7.5小时。工程建设工期3年半，投资估算总额575亿元，由铁道部、广西壮族自治区和湖南省及社会资本采用多元化投资模式合资建设。
此外，广西沿海铁路南宁至钦州段线路全长99.1公里，为新建国家I级双线铁路，同时保留既有铁路，设计时速200公里，设南宁东、五象、大唐、小董西、钦州北5个车站，全线桥隧比为56.6%。工程建设工期3年，投资估算总额97.6亿元，由铁道部与广西壮族自治区共同出资建设。广西沿海铁路扩能改造项目全面建成后，南宁到广西沿海钦州、北海、防城港3市的铁路行程将控制在1小时左右。
新湘桂铁路扩能改造工程湖南段，包括衡阳枢纽和永州地区配套工程，东起衡阳站，西至既有湘桂线东安站以南，全长185公里，按国家I级、双线电气化铁路设计建设，项目总投资110亿元，计划2012年建成通车。工程竣工通车后，运输能力将大幅度提高,远期年度货运量、直通客流量将分别提高到5000万吨和1300万人次，开行客车能力增加103对，达到120对；运行时间可控制在6小时以内，比现行运行时间压缩一半以上。
湘桂铁路是国家八纵八横铁路网之一——大（同）湛（江）铁路通道的重要组成部分，是广西、海南、粤西地区联系内地的重要桥梁，也是湘鄂赣等省的又一条出海通道，更是我国内陆地区与东南亚地区的重要国际纽带。加快实施湘桂铁路扩能改造工程，尽快形成大运输能力的快速铁路通道，对于完善国家铁路网络，畅通区域客货运输，促进地方经济发展，加强国际经贸交流，都具有十分重要的现实意义.
