深茂铁路台山段起于新台隧道，经莲岗隧道、吉安隧道、大朗隧道，跨新台高速，在台山市台城街道永隆村附近设台山站，沿工业大道走向跨新、旧高铜线，经丹朱隧道穿越丫髻山，在台山市台城街道三社村委会附近跨芦河线、台城河，经台山市白沙镇冲云、塘洞、新三八、冲泮、里边等村，在开平市荣耀机械厂附近与稔广线交叉，进入开平境内，过开平站后进入台山市白沙镇岗美村，在该镇同乐小学附近与荻白线交叉，进入开平境内后出开平市，进入台山市白沙镇龚边、西村等村后，再次进入开平境内。
深茂铁路有阳西站。现在全线动工，沿途共设个18站，沿途：深圳北站
深圳北站是深圳地区铁路中心客运站，也是深圳铁路“两主三辅”的客运格局最为核心的车站。
该站衔接京广深港客运专线、厦深铁路、深茂铁路，并与地铁龙华线、环中线、光明线、长途汽车站、公交场站、出租车场站以及社会车辆停车场接驳，形成具有口岸功能的大型综合交通枢纽，是全国重要的区 域性铁路客运枢纽；也是当前建设占地最大、建筑面积最多、接驳功能最为齐全的一个具有口岸功能的特大型综合交通枢纽。
深圳北站设立站台11座，轨道20股，主要办理广深港客运专线及厦深铁路等高速列车为主，兼顾部分城际线路。从这里乘坐广深港客运高速列车，去香港西九龙只需16分钟，到广州南站只需要35分钟，会让所有的乘客切实感受广深港同城化便捷。
虎门南站
虎门南站设于东莞市虎门镇境内，为新规划车站。
南沙站
南沙站设于广州市境内，为新规划车站。
民众站
民众站设于中山市境内，为新规划车站。
中山北站
中山北站地处中山市石岐区与港口镇的边缘，属于主线中间站，是广珠城轨首批开通站点，未来连通深茂铁路。 车站共二层，采用双侧式站台，二轨道。该站高峰小时客流量为5045人，属大型站规模。该站共有卫生间1个，售票窗6个，自动售票机4台，小卖部1个。
横栏站
横栏站设于中山市境内，为新规划车站。
江门南站
将至少汇集4条铁路线，深茂铁路包含了广珠城轨新会站至江门南站的延长线，有2公里左右。位于新会区会城街道梅江村以东1.6公里处的江门南站，还只是广珠铁路的一个货运站，但是深茂铁路建设后，江门南站将被作为一个铁路枢纽站来建设，通过广珠城轨延长线，江门南站引入了广珠城轨，未来将要建设的广佛江珠城际轨道也将要经过这个站点，所以未来江门南站至少汇集4条铁路线，市民经过该站，往东西南北四个方向，都将有火车搭乘。
双水站
双水站设于江门市新会区境内，为新规划车站。
台山站
台山站设于江门市台山境内，设在新台高速S49附近，为新规划车站。
开平站
开平站设于江门市开平境内，为新规划车站。
恩平站
恩平站设于江门市恩平境内，为新规划车站。
合山站
合山站设于阳江市合山境内，为新规划车站。
阳江站
阳江站设于阳江市市区境内，为新规划车站。
阳西站
阳西站设于阳江市阳西境内，为新规划车站。
茂名港北
茂名港北站（马踏站）设于茂名市马踏境内，为新规划车站。
电白东站
电白东站（原观珠站）设于茂名市观珠境内，为新规划车站。
茂名东站
茂名东站未来将成为广东西部沿海高速铁路（茂湛高速铁路、深茂高速铁路、湛茂阳城际铁路）、洛湛铁路、广茂铁路、河茂铁路、粤海铁路的交汇点，届时将成为重要的交通枢纽。茂名东站升级改造工程已完成，为现代化二等站。
茂名东站共设正线4条、客车到发线5条（其中2条由广茂正线兼作）、货物到发线3条，有效长度为850m，改移、接长、加高基本站台至550 ×9×1.25（m），新建2座中间站台，规模为550×10.5×1.25（m），既有旅客地道接长至第三站台，同时新建旅客地道1座，三个站台均考虑设置同长度的无柱雨棚。
深茂铁路（项目定位是深茂快铁）线路起于江门南站，出站后绕避小鸟天堂及梁启超故居，折向西沿规划银鹭大道跨南坦海，上南坦岛，过潭江设双水站，沿539县道折向南，跨新台高速公路设台山站，跨S274设开平车站，越潭江支流，跨Y275，设恩平站，进入阳江市境内。
线路进入阳江市后，两跨G325国道，沿那龙河南岸，设合山站，沿百足山北侧向南，跨广东西部沿海高速公路与S277省道，跨那龙河，沿雅白线公路设阳江站。出阳江站后，两跨漠阳江支流，过广茂铁路阳江支线，向西新圩越丰头河设阳西站，跨广湛高速后，进入茂名市境内。
线路进入茂名市电白区望夫镇，途经望夫、马踏、观珠、霞洞、林头、坡心、羊角以及茂南开发区8个镇（开发区），终点为茂东火车站，沿途设有茂名港北（原马踏站）、电白东（原观珠站）、电白站（货运站）三站。
