南同蒲铁路为同蒲铁路的南段，全长528公里。共有车站59个。 线路自太原站引出，向南延伸，经太原、临汾、侯马三个盆地，进入中条山区北部，沿涑水上游过闻喜，经运城、解县、永济，达黄河北岸的风陵渡口，在陕西省华阴市孟塬镇的孟塬站与陇海铁路相连，是沟通晋陕两省的交通大动脉。

南同蒲铁路513公里，于1933年5月开工，1935年12月竣工。北同蒲段351公里，于1933年11月开工，1939年竣工。1951年8月，同蒲铁路全线恢复通车。1956年将全线米轨按一级干线标准拨宽改建。1958年于风陵渡、潼关间建成黄河便桥与陇海铁路相接，后拆除。重建的潼关黄河桥及南同蒲、陇海联络线于1970年6月竣工。南同蒲铁路自1981年开始修建第二线，于1989年8月双线开通至侯马。

2010年12月，太原至侯马段完成电气化改造，运输能力大大增强。此外侯马至华山站段的电气化改造也在筹建过程中。

2019年12月7日，由中国中铁电气化局西安电化公司承建的黄河风陵渡铁路桥完成电气化改造，同蒲铁路至此全线电气化。

2021年10月6日，受连续降雨影响，南同蒲铁路山西祁县昌源河大桥桥台被冲垮，影响行车。正全力抢修。10月8日21时20分，受强降雨影响中断行车的南同蒲铁路上行线（北向）实现抢通。昌源河铁路桥下行线路的抢通工作仍在努力进行中。10月14日7时36分，经昼夜抢修，因降雨中断行车的山西省祁县至东观间南同蒲铁路昌源河大桥下行线路修复开通。继10月8日该区段上行线开通后，南同蒲铁路实现双向恢复通车。

2023年10月23日，国道241线新建工程控制性工程——上跨南同蒲铁路特大桥2×60米转体现浇箱梁完成底板、腹板的首次浇筑。

2024年7月11日，国道108项目张槐上跨南同蒲铁路立交桥现浇箱梁顺利浇筑完成。

太原—侯马北：太局太段SS4，太局侯段SS4(G)、HXD2C，郑局乡段HXD1

侯马北—风陵渡：太局侯段SS4、HXD2C

风陵渡—孟塬：太局侯段HXD2C、SS4

太原—临汾：太局太段HXD3C，西局西段HXD3D

临汾—孟塬：太局太段HXD3C，西局西段HXD3D

太原站：太中银铁路

太原南站：大西客运专线/石太客运专线

榆次站：石太铁路

修文站：太焦铁路

介休站：介西铁路

辛堡站：瓦日铁路

侯马北站：侯月铁路

侯马站：侯西铁路

店坡站：浩吉铁路

孟塬站：陇海铁路

南同蒲铁路的建成，是沟通晋陕两省的交通大动脉，加强了中国铁路网的完善。