嫩林铁路是富西铁路的一部分，为单线非电气化铁路，自嫩江经过加格达奇、塔河、漠河至古莲，全长680公里，嫩林铁路位于大兴安岭的东南坡与北坡，南起黑龙江省嫩江县嫩江站，向北跨过嫩江，经大杨树、加格达奇、林海、塔河、樟岭、西林吉，到达黑龙江省漠河县古莲站，其中干线长680.5公里，支线长300公里。全线最长的隧道是西罗奇山隧道（分为1号，2号两座单线隧道）。

嫩林铁路位于大兴安岭，南起嫩江，经大杨树 、加格达奇、林海、塔河、盘古、樟岭、劲涛、图强、西林吉至古莲，全长677公里。由铁道部第三勘测设计院设计，铁道兵第三、六、九师施工。嫩江至塔河段于1964年8月17日重点开工，1966年10月31日加格达奇至塔河段轨通车；1967年6月28日，嫩江至加格达奇段铺轨通车；塔河至樟岭段于1966年开工，1968年12月铺轨通车；樟岭至古莲段于1970年开工，1972年8月15日铺轨通车。嫩林铁路对开发林区，发展少数民族地区工农业生产，巩固边疆具有重大意义。 大兴安岭林区面积约600万公顷，蓄积木材量约7亿立方米，是国家社会主义建设急需的物资。为开发大兴安岭林区，中央决定采用建设大庆油田艰苦创业的经验，集中力量在大兴安岭林区组织会战，以林业部和铁道兵为主，会同其它有关部门，共同完成这一艰巨任务。国家经委于1964年1月21日召集有关部门开会，研究开发大兴安岭林区的问题。会后，由林业部、铁道兵共同向国家经委并中央书记处上报了《关于开发大兴安岭林区的报告》。

1972年2月10日，中共中央、国务院以中发92号文件批准同意这个报告，中央还同意设立开发大兴安岭会战指挥部，并决定由铁道兵郭维城副司令员任指挥，东北林业总局张世军局长任副指挥，林业部罗玉川副部长任指挥部党委书记兼指挥部政委。指挥部由林业部直接领导，同时受黑龙江省委和内蒙古自治区党委领导。担负施工的铁道兵部队，同时受铁道兵党委领导。5月22日，中央军委通知：由铁道兵担负大兴安岭林区会战的部分任务，并抽调188名干部和78名战士参加林区会战指挥的工作。6月，会战指挥部在加格达奇成立。遵照中共中央、国务院、中央军委的指示，铁道兵党委决定第三、六、九师参加铁路会战。

地势呈西高东低，位第一阶梯第二阶梯及其结合部，南北走向的中山系大兴安岭山脊以东为第一阶梯地，以西为第二阶梯地。海拔300-700米。全区地形总势呈东北－－西南走向，属浅山丘陵地带。北部、西部和中部高。平均海拔573米；最高海拔1528米，系伊勒呼里山主峰－－呼中区大白山；最低海拔180米，是呼玛县三卡乡沿江村。沿线沼泽和洼地广泛分布，地下水露头处则出现冰丘、冰堆。

线路地处中国北部边疆，属亚带大陆性气候，冬寒夏暖，昼夜温差较大，年平均气 温-2.8℃，最低温度-52.3℃，无霜期90-110天，年平均降水量746毫米，属寒温带大陆性季风气候。冬长夏短，每年从9月份至次年4、5月份为冻结期，无霜期仅80至90天，沿线土壤冻结深度为2.5米至4.5米。由于该区气候极其严寒，人迹罕到，长期被认为是难以生活的高寒“禁区”。

大兴安岭是中国东北部的著名山脉，也是中国最重要的林业基地之一。它北起黑龙江畔，南至西林木河上游谷地，全长1200多公里，宽200公里-300公里，海拔1100-1400米，是中国面积最大的林区，木材贮量占中国的一半。 这里的矿产资源也很丰富，自古就以出产黄金著称。西北坡向内蒙古高原和缓倾斜。经过长期侵蚀，山顶浑圆，以海拔2029米的黄岗梁为最高。东南坡夏季受海洋季风影响，雨水较多，西北坡却较干旱，成为森林和草原的分界线。嫩林铁路北部漫山遍野都是密密层层、遮天蔽日的原始森林。林带北宽南窄，跨纬度7°，面积约25万平方公里，森林覆盖率约为62%。 全线有许多优质的木材，如红松、水曲柳等。落叶松、白桦、山杨等是这里的主要树种。由于这里的树木十分稠密，只有拚命地向上长，才能最大限度地接受到阳光，因此，这里的树木一般都很直、很高，是上等的建筑材料。有的大树长到60多米，树干仍然笔直。

嫩林铁路嫩江至塔河段，于1964年8月17日开工。部队为解决工期紧和施工季节短的矛盾，通过不断探索和实践，逐步掌握了一套在严寒气候条件下的施工方法。首先是全面开展桥涵施工,利用严冬河水和土壤冻结的特点,采用逐层冻结逐层剥冰的“冻结法”开挖基础，对某些地质条 件合适的涵洞，则采用一次爆裂成型的快速施工方法。绝大多数桥涵均于冬季建成，为春融后土石作成圆包头，成功地将地下排除于路基之外，消除了病害。到了夏天，施工部队还要同牛虻、蚊虫、小咬作斗争。白天是牛虻叮咬，“双耳只闻嗡嗡响，抬头方见一片黄”，数量之多，是惊人的。晚上是蚊虫叮咬，小咬是傍晚、凌晨出动。有人诙玄谐地说：“兴安岭三件宝，蚊子、牛虻加小咬，夏天也是三班倒。”通过与恶劣的自然条件搏斗和艰苦紧张的施工，锤炼了干部战士的革命斗志，涌现出了一批“一不怕苦，二不怕死”的先进集体和先进人物，张春玉是其中突出的代表。张春玉是三师十三团十六连的副班长，1965年6月30日凌晨，在加（格达奇）嫩（江）段朝阳山1号隧道施工中，突然遇到意外塌方，战士郭风堂被砸昏在地，张春玉临危不惧，舍生忘死，扑过去将他推出险区，自己却被巨石压成重伤，充分表现了一个无产阶级硬骨头战士的高贵品质。 嫩林铁路加（格达奇）塔（河）段于1966年10月31日铺轨到塔河，初步解决了岭北地区运输困难的局面。嫩（江）加（格达奇）段（186.45公里），1965年由南北两头向中间铺轨，于1967年6月28日接轨通车。至此，嫩江至塔河全长446公里的林区铁路，从1964年7月开工起，经3年的艰苦努力全部贯通，胜利地完成了会战第一阶段的任务。

嫩林铁路塔河至樟岭段，全长114.02公里，为第二阶段修建任务，于1986年12月铺轨通车。樟岭至古莲段，全长116.16公里，为嫩林铁路第三阶段施工任务，由铁三师于1970年7月投入施工。1972年8月15日铺轨到达终点古莲站。全长677公里的嫩林铁路，至此全线贯通，圆满完成了党和国家交给的任务。

地区首府加格达奇区万门程控电话进入了国内国际直拔网，各县区局建成了微波网络。开发35年来，基础产业和基础设施建设得到强化，全区公路通车里程14901公里，年货运总量达380万吨，客运量84万人。铁路通车里程为912公里，嫩林铁路交通枢纽的加格达奇日接发客运列车20列，货运列车96列。到1998年底，全区共建设住宅370.5万平方米，人均居住面积达6.8平方米。储蓄存款已达45.7亿元，人均存款8385元。全区被省委、省政府命名的省级文明单位标兵11个，省级文明单位32个；省级军警民共建共育先进集体2对，省级文明单位4个；被地委、行署命名地级文明单位标兵75个，地级文明单位183个。

2018年8月9日上午，受强降雨影响，中国铁路哈尔滨局集团有限公司管内嫩林铁路红彦至哈力图区间近百米线路路基被洪水冲毁，造成加格达奇至北京、大连等方向2趟旅客列车停运、15趟旅客列车不同程度晚点。8月10日零时7分，因水害中断行车的嫩林铁路哈力图站至红彦站间线路恢复通车。