沟海铁路东起沈大铁路的海城市唐王山站，西到沈山铁路的沟帮子站，全程101.7公里，于1970年建成。该线对辽河油田的开发建设和盘锦市新兴化工工业的迅速发展以及缓和沈山线东段、沈大线运输能力紧张状况起到了一定作用。东行以石油、粮食为主，西行以钢铁和矿建材料为主。在五七站有盘五联络线与京哈铁路连接，在西柳站有葫芦峪联络线与沈大铁路连接，2010年又修建了沈山铁路与沟海铁路的联络线，使沈山铁路、大郑铁路上行齐齐哈尔、通辽、大虎山站开来的列车可不经沟帮子换向就可直达盘锦、营口、大连等地，大大提高了铁路运输效率，关于该电气化铁路，在友谊站和牛庄站有两个电气化铁路专用变电所。

20世纪60年代末期，国际敌对势力孤立我国，中苏边境安全形势严峻，苏联在中蒙、中苏边境陈兵百万，在边境挑衅冲突妄图发动大规模侵华战争。珍宝岛阻击战胜利后，为全面防苏军事侵略，捍卫国家主权和领土完整，加强战备，党中央、国务院、中央军委决定修建沈山、沈大两条干线铁路的联络线。

1966年盘锦垦区在盘山镇成立后，开始大规模开发盘北荒原，建设双台子河闸等大型农田水利工程，1967年春，石油工业部从大庆油田抽调钻井、作业、安装、特车、地质、物资等队组成代号大庆673厂来盘锦勘探石油，随着黄金带、兴隆台等油气田被发现、开发，辽宁省决定大规模发展盘锦石油化工工业，而盘锦的转运站设立在沟帮子站，人员物资运转已经不能满足盘锦发展需要。故此根据政治、军事、经济、建设需要，沈阳军区主持有关单位勘探设计，将原设计大虎山至辽阳线方案确定为西起沈山干线沟帮子站东至沈大干线唐王山站（海城站南一站），长101.7公里为单线战备铁路，命名为沟海铁路。中央要求1971年春投入使用，由沈阳军区与辽宁省共同组织建设。参加建设会战单位有解放军沈阳军区39军、解放军铁道兵第9师、锦州铁路局、沈阳铁路局、盘锦地区民兵师、营口市民兵师等单位共5万余人。这是个极特别的战备工程，沈阳军区决定采取边勘测、边设计、边准备、边施工办法，决定1970年7月1日前通车。

战备铁路第一期工程是修通沟海铁路，第二期工程是对第一期工程的沟盘区间线路进行改造大修。沟海铁路指挥部首先决定利用原河北支线沟帮子盘山间既有路基，开始第一期工程（沟海铁路）第一部分—建设沈山铁路支线沟盘铁路，工程于1968年12月7日动工，线路自沟帮子站向东引出，在离沟帮子站8公里的北镇县赵屯公社与盘锦垦区甜水公社交界处设立头个车站，因车站东是辽宁省五七干校（今辽河石油学校），车站定名为五七站。在离沟帮子站18公里的盘锦垦区胡家公社姚家大队处设立工农兵站（1984年改称胡家站，现已撤销），在离沟帮子站24公里的盘锦垦区太平公社驻地设立友谊站，在离沟帮子站31公里处盘锦垦区首府盘山镇的城东老盘山火车站东北350米处设立盘锦站，利用老盘山火车站站舍作为盘锦站货站。到1969年1月23日竣工通车，全长31.7公里铁道线路和绕阳河特大桥梁等工程仅用了45天完成。

沟盘铁路通车后，先后由锦州铁路局大虎山站区、沟帮子站区临时管辖。1970年1月，沈阳军区副司令员肖全夫任沟海铁路工程领导小组和前线工地指挥部负责人，辽宁省、盘锦垦区、铁三师领导任成员，于同年3月1日开工建设第一期工程（沟海铁路）的第二部分盘锦站至海城县唐王山站间盘海铁路，在盘山镇南建设辽河主河道、辽河溢洪河道特大桥梁，线路持续延伸，在离盘锦6公里、沟帮子站38公里处的盘锦地区盘山区渤海公社冯家屯设立冯家屯火车站（后改渤海站），在离沟帮子站46公里盘锦地区大洼区新立农场场部所在地设立董家街站（后更名新立站），在离沟帮子站54公里盘锦地区大洼区新开农场场部所在地设立李家街站（后更名新开站），在离沟帮子站63公里盘锦地区盘山区古城子公社驻地处设立古城子站（后更名拉拉屯站）。盘海铁路在古城子公社越过三叉河进入营口市海城县（当时海城县属营口市领导）境界，设有西四站、牛庄站、中小站、盖家站（现西柳站），在离沟帮子站101.7公里的唐王山站与沈大铁路接轨。全长101.7公里铁路、包括辽河、三叉河两座特大桥梁建设仅用120天就贯穿下辽河平原，不能不说这是人间奇迹，亲人解放军和民兵、铁路职工为盘锦铁路交通建设立下不朽功勋。至此沟海铁路全线贯通，辽河油田和盘锦地区得以大规模开发。

2004年7月11日，沟海电气化铁路牵引改造正式开始。为十年后盘锦迎来新一代160km级别干线机车提供重要保障。

沈阳铁路局工程建设指挥部、中铁电气化局集团沟海电化工程项目经理部、郑州中原监理公司沟海电化工程监理站、锦州铁路分局站前工程指挥部、锦州铁路分局机务分处等单位领导参加了立杆仪式。

沟海铁路电气化改造牵引供电工程全部在辽宁省境内，西端与京哈铁路沟通，东端和沈大铁路相连，是华北连通东北沿海地区的一条捷径，线路正线全长101.7公里。沟海铁路电气化改造牵引供电工程是中铁电气化局集团中标的第一个施工总承包项目，由中铁电化局集团、铁道第三勘察设计院和设备材料供应商组成联合体，共同完成该项目接触网、变电及房建工程的施工图设计、工程施工和物资供应全部任务，该管理模式是铁道部对铁路基建管理改革的一次重要尝试，在全路尚属首例。

2006年，沟海电气化改造完工。

2014年8月，沈局首先为经过沟海线的沈阳北~深圳的T188/5次、深圳~沈阳北的T186/7次列车更换了设计时速160km/h的25T型车底，后期由更换了HXD3D型高速电力机车，九月底，沈阳北~上海的K190次、上海~沈阳北的K189次也更换为HXD3D机车。

沟海铁路设立车站10个，为沟帮子站、五七站、友谊站、盘锦站、渤海站、新开站、拉拉屯站、牛庄站、西柳站、唐王山站。

沟海铁路对辽河油田的开发建设和盘锦市新兴化工业的迅速发展以及缓和沈山铁路东段、沈大铁路运输能力紧张状况起到了一定作用。

沟海电气化铁路建成开通后，将进一步增强我国东北铁路路网的机动性和灵活性，列车运行速度由原来的80公里/小时提高至160公里/小时，成为国铁I级干线，对于我国东北沿海地区的能源供应、环境保护、经济发展将起到极大的促进作用，同时对振兴东北老工业基地、加速东北沿海地区开发建设都具有重要意义。