2014年12月，沪昆与京广这两条我国东西与南北方向最长的高铁在长沙南站交会，形成了高铁“十字”。
根据规划，未来渝长厦铁路也将横穿长沙。届时，长沙将成为中部地区最大的高铁枢纽之一，并形成“12345”的快速交通网，即1小时到武汉，2小时到广州，3小时到重庆、杭州、深圳，4小时到上海、成都、昆明，5小时到北京。不仅如此，湖南省14个市州中已有10个开通高铁，省内高铁通车里程1296公里，位居全国第一，以长沙为中心的省内1.5小时经济圈正在成型。
长沙南站所在的雨花区黎托乡曾经是长沙市的郊区，如今，一座现代化的高铁新城已经拔地而起。雨花区发改局副局长冀治宇表示，“高铁使得长沙与珠三角、长三角、中三角、京津冀地区的联系更加紧密，长株潭城市群一体化强势发展。”
高铁枢纽对区域的各种经济、文化和社会活动具有强烈的吸引作用，特别是对高科技、高附加值、技术密集型产业产生集聚作用，其向外扩散的辐射力也将随内聚力的增强而增强。在集聚和扩散的共同作用下，高铁枢纽所在地区的规模得以扩大，该地区与周边组团、中心城区的联系得以增强，从本质上引导着城市空间结构的改变。
长沙普铁枢纽现在的长沙是长沙、株洲、湘潭3市组成的大长沙，因为株洲、湘潭到长沙都只有40公里，株潭2市距离更近只有20公里，再过10年3市就完全融城了，所以长沙铁路枢纽是3市组合成为的特大型金三角铁路枢纽。长沙火车站是京广铁路和石长铁路交汇的丁字型铁路枢纽，长沙南部40公里处的株洲火车站是京广铁路和沪昆铁路交汇的普铁十字枢纽，地位相当于江西南昌的向塘。长株潭3市共有8个大型火车站分别是：长沙站、长沙南站、长沙北站(货运)，株洲站、株洲西站、株洲北站(货运)，湘潭站、湘潭北站。
长沙铁路枢纽总布置示意图
长沙铁路枢纽依靠完善的场站、发达的线路以及繁忙的物流车流，形成了功能强大的铁路枢纽体系，并与长株潭境内公路、水路、航空运输一起成为中南地区经济发展畅通的“血管”和强劲的“传送带”。长沙北站长沙北站在60年代初，京广铁路改造时，在长沙捞刀河至新开铺间新建的铁路线，并改现名。九十年代初，货外线断道后，成为尽头式车站，南端为北货外线终端，北端经联络线与京广线丝茅冲站衔接，现为京广线上主要货运站之一。2004年底因站段调整，长沙东站、长沙北站、长沙南站（于2007年拆除）合并成立新的长沙北站，2007年将原株洲车务段管辖的黑石铺站纳入长沙车务段管内。长沙北站成为下辖长沙北站、长沙东站、黑石铺站、新开铺站、丝茅冲站、捞刀河站和霞凝站的综合性货运站，是广州铁路（集团)公司的最主要直管站段之一，也是长沙地区最重要的货物集散地之一。
2012年1月8日，随着霞凝新货场投入使用，位于捞霞地区的长沙铁路新北站正式开通运营。长沙新火车北站是长沙铁路南北站迁建项目的重要组成部分，包括捞刀河站改建工程和霞凝站新建货场工程两大部分，投资为12.6亿元，加上南北站迁建工程配套项目、火车北站棚改等，总投资达38.6亿元。其中，捞刀河改建工程京广双线改线长度共8.2Km，石长双线改线长共2.6Km，车站设到发线9条(含正线)，牵出线2条，另新建捞霞联络线3.4Km。霞凝站新建货场年运量按2000万吨规模规划，年吞吐能力将达到原火车南、北货站的4倍，近期按500万吨设计、建设，车站增设到发线2条，调车线4条，货场按5束10线的规划总体规划，近期设3束5线。
株洲北站株洲北站位于湖南省株洲市北部，全国十大路网性编组站，是沟通华东、华南、西南和北方的交通枢纽。株洲北站主要办理京广、沪昆两大铁路干线四个方向货物列车的到达解体、编组出发以及各个方向旅客列车的通过作业。每天不仅有大量的中转车流通过，而且有大量地区车流产生和集散。因此，车站在铁路运输生产组织中占有十分重要的位置。
车站分三个站区：株北站区为双向纵列式三级七场路网性编组站（特等站）；湘东站区为横列式一级三场的中间站（二等站）；湘潭站区为办理客货业务的中间站。全站设有“下行到达场（Ⅰ场，位于京广线里程k1610+461m处有15条股道）、下行调车场（Ⅱ场有32条股道）、下行出发场（Ⅲ场，位于京广线里程k1613+941m处有25条股道）、上行到达场（Ⅳ场，位于京广线里程k1613+988m处有11条股道）、上行调车场（Ⅴ场有23条股道）、上行出发场（Ⅵ场，位于京广线里程k1610+653m处有13条股道）、交换场（Ⅶ场有4条股道）”、株洲运转区（包括原“九调调车区”、“十四调调车区”）和附属“田心站（位于京广线里程k1613+030m处）”，车站共有站线156条。十里冲站、白马垄站三个中间小站。车站中心里程为京广线K1610+602m，车站办公楼位于京广线里程k1613+002m处。湘潭东站地处湖南省湘潭市岳塘区，车站中心里程位于沪昆线K1121+043米处，信号楼中心位置位于沪昆线K1121+369m处。（Ⅰ场8道、Ⅱ场4道、Ⅲ场11道、客场5道）。现拥有职工2700余人。
1986年 铁道部决定扩建株洲北站，将单向纵列式三级三场扩建为双向纵列式三级七场。
1995年 上行系统全部建成开通，改建后的株洲北站为双向纵列式三级七场，设计能力为日均办理17000辆，年货物到发流量800万吨，成为江南第一大编组站。
2006年，随着全国铁路第六次大提速，沪昆线电气化改造完成，车站年日均办理辆数为17108辆，其中有调12120辆，无调4989辆，办理车数位居全国第五。株洲北站与郑州北站、徐州北站、丰台西站、沈阳西站一起形成全路路网的五大支柱。
株北站区日均装车130余辆，卸车260余辆。湘东站区190余辆，卸车620余辆。株洲货房10余辆（现办理双层集装箱装卸业务）。
2008年，株洲北站日均办理辆数达到17850辆，其中有调12652辆，无调5198辆，日均装车150余辆，卸车280余辆。
2009年4月，株北日均办理辆数已达到极限，为18350辆，解编12633辆。
2014年7月1日，连接吉安、井冈山、炎陵、茶陵、攸县、安仁、衡南、衡阳的吉衡铁路建成通车。2016年1月，连接莲花县文竹镇和吉衡铁路茶陵南站的文茶铁路建成通车，这2条铁路分流了株洲北站的货运量，缓解了株洲北站的运输压力。
主要铁路机构长沙动车所、长沙机务段、长沙客运段、长沙车务段、长沙工务段、长沙供电段、长沙电务段、长沙车辆段（客车段）、长沙房建公寓段，株洲机务段、株洲车辆段、株洲高铁工务段
长沙动车所2016年年1月，沪昆高铁长沙动车所基本建成，它距离北部的长沙南站约6公里，将来动车从长沙南站出发，经专用线行驶十多分钟即可到“家”。“形象点说，动车所就是动车的‘家’，它为奔波了一天的列车提供了一个养护、检修和停放的场所。”沪昆高铁长沙动车所沿铁路线南北向布置，场地南北长约2.1公里，东西最宽处约500米。动车所主要有五大功能分区，最北边是被称作动车所“咽喉区”的受电弓检测间，沿着铁路线向南依次为45股道的存车线和洗车线、综合维修工区、乘务员公寓、动车检查库。经过清洗、养护、检修并检测合格后，动车再原路返回高铁正线运营。 “高铁的运行速度非常快，一颗螺丝钉松动都有可能导致严重事故发生，因此每天运营结束后的检修非常重要。”按照规定，列车行驶4000公里必须进行一次一级检修维护，主要是对列车的状态进行全面确认，包括车厢、车底、车内设施等都要进行排查检测，看有没有部件受损。随着行驶里程和时间的增加，列车还要进行更高级别、更精密的检修。
京广高铁与沪昆高铁在长沙呈十字交汇，2条高铁的动车检查库也紧挨在一起。“沪昆高铁动车所的功能和规模与京广高铁的动车所基本一模一样。”动车低速驶入动车所后，第一关先进入受电弓及轮对踏面检测间，在这个装有全方位检测仪器的大棚子内，检测扫描装备就像照X光一样对动车的受电弓和车轮进行全面探伤检测。随后动车进入洗车线，机械化清洗装备20分钟就可完成动车“洗澡”。清洗完毕进入检修库后，动车将享受立体检修，检修人员通过三层检查平台对动车的底盘、车身和车顶进行立体综合的彻底检查。由于旁边就是已经投入使用的京广高铁长沙动车所，每天有京广高铁的动车驶入驶出，为了不影响京广高铁的正常运营，沪昆高铁长沙动车所的施工必须在6个月内完成。动车检查库500米施工范围与既有线2.7万伏高压接触网平行，最近距离只有4米。为确保安全，施工只能利用接触网断电的“天窗”点进行。为了充分利用“天窗”点，施工单位在高峰时刻出动6台大型吊装设备同时作业。经过建设者们连续两个多月的奋战，动车检查库目前已主体完工。“受电弓检测间要上跨2.7万伏的高压接触网，这是本次施工面临的最大挑战。”受电弓检测间的施工区域位于动车所咽喉区，动车进出频次较密，预计每天批准的“天窗”点只有2至3个小时。“计划一个月拿下这个难点，确保明年1月份动车所整体完工，为沪昆高铁杭长段的联调联试提供保障。”按照计划，沪昆高铁杭长段预计明年9月建成，长昆段预计明年年底建成。沪昆高铁全线通车后，从长沙出发去杭州或去昆明都只需要约4个小时。沪昆高铁长沙动车所一旦建成，将可为沪昆高铁联调联试提供坚实保障。
随着沪昆高铁的建设与逐段开通运行，长沙火车南站的动车检修能力亟待“扩容”。2015年7月，长沙市铁路建设办公室组织召开沪昆高铁配套工程建设项目动车所征拆工作专题会议，雨花区为沪昆高铁配套工程先期腾地约300亩，将为长沙动车所改扩建工程提供用地保障。
京广高铁、沪昆高铁、衡柳高铁湖南段的列车每天在路上风驰电掣地运行，夜晚也要回“家”休息。动车所就是这些高铁列车的“家”，为奔波了一天的列车提供养护、检修和停放。随着沪昆高铁贵州东段全线正式开通运营，长沙的高铁版图再次扩大，从长沙出发坐高铁可直达19个省会城市或直辖市，长沙作为中部高铁黄金枢纽城市的影响力进一步凸显。为了满足日益增长的高铁客运需求，长沙动车所必须扩建。
根据部署，长沙动车所扩建需征地889亩，按照湖南省委、省政府加快沪昆高铁建设的要求，长沙市雨花区及相关部门积极行动，为施工创造有利条件。按照长沙动车所改扩建施工需求，雨花区制定征拆工作方案，全面启动了仓储建筑等拆迁工作，已完成300亩土地的先期腾地，正在进行长沙动车所的高规格建设。长沙动车所改扩建工程将分期建设，2015年施工的一期工程计划2016年春运投入使用，后期施工将为沪昆高铁全线开通提供服务。
