ทางรถไฟสายตะวันออกเฉียงเหนือ แยกออกจากทางรถไฟสายเหนือที่สถานีรถไฟชุมทางบ้านภาชี โดยในเส้นทางตอนล่าง จะผ่านจังหวัดสระบุรี จังหวัดนครราชสีมา จังหวัดบุรีรัมย์ จังหวัดสุรินทร์ จังหวัดศรีสะเกษ สุดปลายทางที่สถานีรถไฟอุบลราชธานี อำเภอวารินชำราบ จังหวัดอุบลราชธานี รวมระยะทาง 575 กิโลเมตร ส่วนเส้นทางตอนบนแยกจากเส้นทางตอนล่างที่สถานีรถไฟชุมทางถนนจิระ จังหวัดนครราชสีมา ผ่านจังหวัดขอนแก่น จังหวัดอุดรธานี จังหวัดหนองคาย ข้ามสะพานมิตรไทย-ลาวแห่งที่ 1 และสุดปลายทางที่สถานีรถไฟท่านาแล้ง ประเทศลาว รวมระยะทาง 628 กิโลเมตร และที่สถานีรถไฟชุมทางแก่งคอย จะมีเส้นทางลัดไปเชื่อมที่สถานีรถไฟชุมทางบัวใหญ่ อำเภอบัวใหญ่ จังหวัดนครราชสีมา ของเส้นทางตอนบน
ทางรถไฟสายตะวันออกเฉียงเหนือ เป็นเส้นทางที่มีความสำคัญในประวัติศาสตร์รถไฟไทย เนื่องจากเป็นเส้นทางที่เปิดเดินรถสายแรก จากสถานีรถไฟกรุงเทพ เดินรถถึงสถานีรถไฟนครราชสีมา
นอกจากนี้ กรมรถไฟหลวงได้สร้างทางรถไฟสายสั้นๆ แยกจากสถานีรถไฟบุ่งหวาย ไปถึงริมแม่น้ำมูล แต่ปัจจุบันเลิกใช้งานแล้ว
หลังจากนั้น กรมรถไฟหลวงจึงกำหนดให้สร้างทางรถไฟตอนบน เพื่ออำนวยความสะดวกแก่ประชาชนชาวอีสานตอนบนด้วย
หลังจากนั้น จึงมีการก่อสร้างทางรถไฟจากสถานีรถไฟชุมทางแก่งคอย-สถานีรถไฟชุมทางบัวใหญ่ขึ้น เปิดเดินรถครบทั้งสายเมื่อ 19 สิงหาคม พ.ศ. 2510
อ่านบทความฉบับสมบูรณ์ได้ที่ http://th.wikipedia.org/wiki/ทางรถไฟสายตะวันออกเฉียงเหนือ