线路自南昌西站出发后，向南经抚州东站进入抚州市境内，穿越武夷山脉东南麓，进入福建省三明市。在三明市境内，线路途经泰宁站、将乐站、三明北站等站点，串联起闽西北山区重要节点。此后线路折向东南，经尤溪站、永泰站，跨越戴云山脉，进入福州市辖区，接入福州南站。主线继续向东南延伸，经福清站抵达终点莆田站，同时通过支线连接湄洲湾港东吴港区，形成"铁路+港口"的立体运输网络。
作为连接长江中游城市群与海峡西岸经济区的快速通道，向莆铁路线路走向充分考虑区域经济布局，串联起南昌、抚州、三明、福州、莆田等主要城市，在闽赣两省间构建起一条贯穿南北的铁路大动脉。线路穿越武夷山脉、戴云山脉等地形复杂区域，桥隧比高达80%以上，其中青云山隧道22.16公里、高盖山隧道17.59公里等长大隧道成为线路的关键控制性工程。
向莆铁路的线路走向不仅强化了内陆与沿海的联系，还通过连接湄洲湾港实现了"海铁联运"，推动江西等内陆省份借闽出海，同时促进福建沿海港口腹地向内陆延伸，形成了一条黄金运输通道。