Пролегает в основном по территории Нижегородской, Владимирской, Московской, Кировской областей, частично Мордовии, Татарии, Марий Эл, Башкирии, Чувашии, Удмуртии, а также Рязанской, Пермской, Екатеринбургской, Вологодской, Ульяновской областей. Управление дороги - в Нижнем Новгороде. Эксплуатационная длина дороги (2000 г ) - 5355 км. В состав дороги входят 5 отделений: Муромское, Горьковское (Нижегородское), Кировское, Казанское, Ижевское Дорога граничит с железными дорогами Московской (ст. Петушки и Черусти), Свердловской (ст. Чепца, Дружинино), Северной (ст. Новки, Сусоловка, Свеча), Куйбышевской (ст. Красный Узел, Цильна). Дорога обслуживает транспортные нужды 9 областей, 6 республик, осуществляет транзитное, грузовое и пассажирское сообщение между Центром страны, районами Поволжья, Приуралья и Сибири.

Основные технические станции: Горький-Сортировочный, Юдино, Лянгасово, Агрыз, Муром, Канаш, Владимир, Шахунья, Балахна, Вековка, Арзамас, Красноуфимск, Красный Узел. Основные грузовые станции Зелецино, Горький-Московский, Костариха, Ковров, Киров, Чепецкая, Ижевск, Йошкар-Ола, Чебоксары, Вахитово, Восстание.

В 1999 г дорога отправила 25 828 тыс. т. груза. Грузооборот составил 74 037 млн. т. км. Перевезено 87 210 тыс. пассажиров. Пассажирооборот составил 10 593 млн. пасс.-км. Средний вес грузового поезда - 3253 т. (брутто), скорость движения грузовых поездов - 39,9 км/ч, пассажирских - 50,9 км/ч.

Дорога была образована в настоящих границах в 1961 г. в результате слияния Горьковской и Казанской железных дорог, в состав которых входили старейшие железные дороги Московско-Нижегородская, Московско-Казанская, Вятско-Двинская и Северная, построенные во 2-й половине 19 в., протяженность составила 2451 км. Отдельные участки являются старейшими на сети: линия Москва (ст. Петушки) - Нижний Новгород (построенная в 1861-1862 гг.), участки Муром-Ковров (1880 г.), Вятка-Чепца и Вятка-Котлас (1899 г.). В 1906 г. вступила в эксплуатацию магистраль Вологда (ст. Свеча)-Котельнич-Вятка, создавшая прямую ж.-д. связь центральных и северо-западных районов с Уралом.

В 1917-1918 гг. в районах Поволжья шло ж.-д. строительство. В 1918 г. сданы в эксплуатацию линия Арзамас-Канаш, обеспечившая кратчайшую связь Москвы с Казанью, и линия Агрыз-Ижевск-Воткинск. Второй выход из Европейской части страны на Урал и далее в районы Сибири дал участок дороги Казань-Агрыз-Дружинино-Свердловск, введенный в 1924 г. В 1927 г. Москва получила еще один выход в районы Южного Урала и Республику Марий Эл через Нижний Новгород-Киров-Пермь на Йошкар-Олу. В 1940 г. закончена прокладка участка Яр-Фосфоритная и линии к столице Чувашии Чебоксары. В 1945 г. введен в эксплуатацию участок Ижевск-Игра, а в 1947 г. Пибаныпур-Игра, в результате чего были соединены линии Казань-Свердловск и Киров-Пермь-Свердловск.

На дороге было выдвинуто немало ценных инициатив. В 30-е гг. развернулось стаханов-ско-кривоносовское движение, сыгравшее значительную роль в повышении производительности труда. В годы Великой Отечественной войны работники магистрали внесли большой вклад в дело разгрома врага. Построено и отправлено на фронт 9 бронепоездов, 7 паровозных колонн, десятки вагонов, оборудованных зенитно-пушечными установками для прикрытия оперативных поездов, военно-санитарные и ремонтно-восстановительные поезда, поезда-бани, вагоны-пекарни. В фонд обороны внесено наличными ок. 4,5 млн. рублей.

В послевоенные годы работники магистрали восстанавливали народное хозяйство. С внедрением новых видов тяги на дороге началось техническое перевооружение. В 1959 г. паровая тяга на южном ходу заменена тепловозной (5 тепловозов). В 1961 г. на новом виде тяги работало все направление. В 1962— 1964 гг. электрифицирован на переменном токе северный ход дороги. В 1972 г. на пригородных участках Свияжска, Казани и Арска открылось движение поездов на электротяге. В 1980 г. началась электрификация всего южного хода дороги на переменном токе. Переход на тепловозную тягу, электрификация, внедрение диспетчерской централизации, автоблокировки, комплексной механизации ремонта подвижного состава, реконструкция ремонта подвижного состава, реконструкция всех хозяйств способствовали техническому развитию дороги.

На Горьковском отделении дороги в 1982 г. впервые на сети было организовано движение пригородных 20-вагонных электропоездов, что помогло решить проблемы перевозки пассажиров в часы пик и предоставить дополнительную возможность продвижения грузовым поездам. На дороге впервые в стране был применен прогрессивный наклонный способ погрузки автомобилей на платформы и полувагоны, давший большой экономический эффект. Метод уплотненной погрузки грузовых автомобилей стал применяться на всех автомобильных заводах и железных дорогах, а также на морском и речном флоте. На магистрали была внедрена система двухстороннего контроля за проходящими поездами в пути следования, обеспечивающая безопасность движения. Внедрен комплекс научных разработок по диагностированию подвижного состава на базе современной электроники и микропроцессорной техники. Для решения проблемы обеспечения вагонными колесными парами построен автоматизированный цех по формированию и ремонту колесных пар, не имеющий аналогов в России.

На дороге создан Единый центр управления перевозочным процессом. Управление грузовыми и пассажирскими потоками успешно осуществляется благодаря внедрению в эксплуатацию волоконно-оптических линий связи. Впервые на сети образованы 9 линейных станционных объединений, которые преобразуются в опорные центры управления поездной и грузовой работой.