1950年10月，因国家建设需要，拆除黔桂铁路金城江至清泰坡300公里的废弃钢轨用于湘桂铁路柳州至南宁段的建设，于1951年1月拆完。1955年，开始对黔桂铁路金城江至都匀段进行修复，同时动工修建都匀至贵阳段。1958年底，都匀至贵阳间完面铺轨任务，10月9日客货混合列车通到贵定，11月24日货物列车全线试运行。1959年1月7日，黔桂铁路全线通车典礼在贵阳举行，并正式交付运营。2月7日，贵阳至都匀普客混合列车501/2次开行。
黔桂铁路的技术条件原为Ⅲ级干线，1965年后改造成为Ⅱ级干线，全长607.8公里中，除侧岭复线插入2.2公里，贵阳至贵定复线76.7公里以外，其余均为单线，共有76个车站。线路的特点黔桂铁路纵联黔、桂两省区，跨越高原、山地、岔地三大地貌类型，地势北高南低。自柳州(海拔92米)至六甲(海拔205米)为低平的广西岩溶盆地。六甲北上至都匀(海拔733米)，为黔南、桂北岩溶山地。都匀至贵阳(海拔1100米)为低山丘陵、宽谷和浅盆地组成的黔中岩溶高原。修建该线时，由于资金、技术力量所限，以降低线路标准来适应地形变化，线路傍山贴岭，升降急剧，曲折展转，迭为起伏。全线以坡度大、曲线半径小、技术设备简陋、标准低成为该线的特点，最大牵引质量为1200吨，从而也造成了运能不足，麻尾口为全路闻名的限制口。
设计专用机车
因其独特的线路，许多大马力的内燃机车无法行驶，为此，专门设计了很多黔桂专用机车实验，最终DF7D机车在经历过老黔桂线的考验后作为黔桂铁路的专用机车。全线客货列车平均运行时速仅为41公里、21公里，控制区间仅为客车9对、货运510万吨，线路长期处于超饱和运输状态。从20世纪40年代的施工条件看，在大西南的崇山峻岭中、在喀斯特地貌的复杂地质条件下，修建的铁路很难出现大桥长隧。而金城江至南丹段因特殊历史条件下沿山而建的铁路，几乎肯定在现代车迷眼里被认为是一种经典，一种不亚于京张铁路关沟段的经典。
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有。根据贵阳网讯消息2021年8月11日，全国公共资源交易平台（四川省）发布黔桂铁路复线改造工程成都局管段（贵州境内）项目地质勘察监理招标公告，意味着该条铁路前期准备工作正快速推进，距离线路开工又近了一步。黔桂铁路复线，又称黔桂增建二线或黔桂二线，是指在既有黔桂一线旁增建一条普速铁路，线路正线长411.783公里，建筑长度420.708公里，北起贵州贵阳，经贵州龙里、贵定、都匀、独山和广西南丹、金城江、宜州，终至柳州市，全线设20个车站（不含龙里），其中新建中间站1个（都匀站），改建车站19个。成都局管段正线约173.112公里，涉及贵阳市和黔南州龙里、都匀、独山、麻尾等地，总工期4年。