1996年1月21日，47/48次改进北京西站后也只是将始发时间提前了7分钟。

1996年7月，因应香港回归中国，市场需求及内地来港人数增加，两地交流频繁，开行京九直通车的计划被中国铁路北京局集团有限公司上报铁道部。1996年8月铁道部专门成立了工作组，与香港九广铁路公司多次商谈。

1997年3月26日，时任铁道部部长韩杼滨签发了《关于开行北京、上海－九龙直通旅客列车有关问题的请示》，并正式呈报国务院，并制定了《北京、上海－九龙直通旅客列车办法》（铁外函【1997】28号文件）和《实施细则》（铁外函【1997】70号文件）。国务院迅速批准方案，并要求中国铁路北京局集团有限公司全力以赴，确保在1997年7月1日香港回归之前开行京九直通旅客列车。

1997年4月1日，中国铁路实施第一次大提速，在新编运行图中，47/48次列车延长至九龙，改为北京西至广州东、九龙隔日开行，车次改为97/98次。但当时因开行京九直通车的准备工作未完成，故暂时未实行，仍然终到广州站。

1997年5月18日，筹办历时一年的京九直通车及沪九直通车正式开通，国务院副总理吴邦国出席了在北京西站举行的开行典礼并剪彩。早上7时30分，首班97次京九直通车由北京西站发车，列车于次日下午13时10分抵达香港，全程29小时40分；5月19日下午15点整，98次列车由九龙站（今红磡站）发车，5月20日晚上20时55分到达北京西站，全程29小时55分。京九直通车由中国铁路北京局集团有限公司北京西客运段（京局西段）担当，采用当时最新型的高质量25K型客车。当时列车会停靠东莞站（今常平站）一个多小时，乘客需携带所有行李，在该站办理内地出入境手续。而乘客也可以在除常平站以外的中途站上下车，包括广州东、广州、韶关、郴州、长沙、武昌、汉口、信阳、郑州、石家庄等10个车站。京九直通车的首张车票于1997年5月12日售出。实际上，由北京开出并直通香港的列车在1988年9月24日即已出现，但并非图定列车，而是为纪念日本富士电视台成立30周年而开行的东方快车'88，这班特别列车由巴黎经波茨坦、华沙、莫斯科、伊尔库茨克、后贝加尔斯克、满洲里、北京、九龙（红磡），再由香港装船运至日本，莫斯科－北京段的径路与K19/20次列车相同，而在京港间的径路为京广、广九线（包括九广东铁）。如不计京广线改线，京九直通车在长阳村线路所－红磡段的径路与东方快车'88基本相同。

1998年10月1日，中国铁路实施第二次大提速，车次改为K97/98次。

2000年10月21日，中国铁路实施第三次大提速，京九直通车由快速列车升级为特快列车，车次改为T97/98次，全程时间缩短到27小时58分。

2003年9月1日，根据国家质检总局、铁道部、公安部、海关总署四个部委决定，京九、 沪九直通列车旅客及其行李物品办理出入境手续程序，由原来的东莞常平口岸改为列车运行在广州东站至深圳站途中办理。广州东站海关、天河出入境边防检查站以及天河出入境检验检疫局等出入境查验单位人员会在广州东站或深圳站上车，在广深线运行途中为旅客办理手续，列车不再停靠东莞站。出入境旅客无需下车即可办理有关手续，节约了一个多小时的时间。

2003年10月2日，北京西站的出入境联检厅启用（原为北京西站第一候车室），乘客只需在始发站及终到站办理出入境手续，于9月开始执行的过渡性方案取消，运行时间进一步减少。列车实行封闭运行管理，来往京港的旅客不能再于中途站上下车。

2005年，北京西客运段和北京客运段合并，列车改由北京客运段（京局京段）担当。

2006年10月起，京九直通车执行票价浮动优惠，同时北京西站提供团体票优惠。优惠幅度按淡旺季不同而有所区别（每年的淡旺季的界定和优惠幅度大小按港铁和中国国家铁路集团有限公司港澳台办公室公布为准）。这个优惠政策一直使用。

2007年4月18日，中国铁路实施第六次大提速，京九直通车全程时间缩短到约24小时。

2007年9月25日，根据铁道部安排，原来由中国铁路北京局集团有限公司北京客运段和北京车辆段担当乘务的京九直通车，改由广铁集团广深铁路股份有限公司广九客运段和广州车辆段担当，列车在石牌客技站进行整备。

2008年1月1日，京九直通车提升车厢等级，改用最高时速可达160公里的25T型客车，并改用韶山8型电力机车作为广九段的牵引机车，最高时速可达140公里（只限广深铁路）。原有的25K型车底随后转配中国铁路呼和浩特局集团有限公司，并用于包头至杭州的T282/283、T284/281次列车（今Z282/283、Z284/281次列车）。

2008年1月27日，受中国雪灾影响，一班原定于1月26日抵港的T97次列车被困长沙，于当天下午13点整抵达红磡站，晚点23小时59分，为京九直通车自1997年开行以来，时间最长的一次晚点。

2009年4月1日，铁道部实行新运行图，京九直通车在京广线上按直达特快级别排点（最高速度160km/h），全程时间缩短到23小时48分（下行）与23小时36分（上行）。

2014年12月10日，京九直通车升级为直达特快列车，车次改为Z97/98次，原太原—上海Z98/Z97次车次改为Z198/5 Z196/7次。

2017年12月28日起，持53个国家护照的旅客搭乘京九直通车，并提供144小时内确定日期、座位前往第三国（地区）的联程客票，且从北京铁路口岸入境或出境的，可在北京市、天津市、河北省行政区域内免签停留144小时。

2019年4月1日，中国铁路总公司售票系统中，港铁“九龙站”更名为“香港红磡站”，城际直通车车票上的打印名称由“红磡（九龙）”改为“香港红磡”。

2019年10月6日，北京西开Z97次、Z98次旅客列车改为当日在广州东站，同时Z98次香港红磡—广州东间临时停运。

2020年1月30日，由于疫情原因，香港西九龙站及红磡站口岸关闭，2020年1月30日起广州东隔日开Z98次、1月31日起香港红磡隔日开Z98次、2月1日起每日北京西开Z97次停运。

2023年7月1日，北京西～广州东 Z395/8、Z397/6次隔日延长至香港红磡终到始发，车次改为Z97/Z98次同时，沪九直通车Z99/100次列车也即将恢复。

2024年6月15日，北京西与香港红磡站间开行的普速直通车提质升级为高铁动卧列车，车次改为D909/910次。北京至香港的全程旅行时间由24小时31分压缩至12小时34分，京港间实现夕发朝至，香港与内地间人员往来将更加便利。北京西至香港西九龙站间开行的高铁动卧列车经京广、广深港高铁运行。其中，D909次列车自北京西站20时13分开车，次日8时47分抵达香港西九龙站；D910次列车自香港西九龙站18时24分开车，次日6时53分抵达北京西站。

2024年7月5日国务院批准关闭北京西站、上海站、广州、东莞等4个内地与香港跨境普速列车（城际直通车）铁路口岸。铁路口岸的关闭不影响内地与香港的高铁旅客列车运行。

2024年10月1日起，北京西、上海虹桥与香港西九龙间开行的高铁动卧列车再次全面提质升级，新研制的复兴号智能动卧列车在京港、沪港间上线运行，北京西至香港西九龙的D909/910次升级为G897/898次，上海虹桥至香港西九龙的D907/908次升级为G899/900次。提质升级后，旅行时间压缩，沿途停站优化，香港始发时间延后，设备设施更加完善，服务品质进一步提升，夕发朝至优势更加明显。

北京西站设有边检及海关后，取消东莞站停靠，旅客在北京西站办理出入境手续。来往香港的车厢会采用口岸管制的方式进行封闭管理，旅客不能在中途站上下车，但乘坐Z97/98次（内地段）往来北京西和广州东之间的旅客仍可在中途站上下车。

2019年3月1日前，京九直通车车票预售期为60天，自2019年3月1日起，直通车车票预售期改为30天。

为了区别进港直通车（北京西－香港红磡）和内地运行（北京西－广州东）的Z97次票额，在中国铁路客票发售和预订（TRS）系统中，对进港的京九直通车车次以“P”代替“Z”，变成“P97”（P是虚拟车次，另有W、V等虚拟车次字头），但在行车中车次仍然是Z97。在售票时，售票员直接输入P97即可销售京九直通车车票。

京九直通车使用配属中国铁路广州局集团有限公司广州车辆段与长沙车辆段的25T型客车，采取19节车厢编组，设有高级软卧、软卧、硬卧、硬座，另有餐车、行李车及邮政车。而进入香港的Z97/98次（直通车段）列车共有7节车厢（1~7车），其中硬卧3辆，软卧、高级软卧、餐车及行李各1辆；而后面的12节车厢（8~19车）为北京西~广州东的Z97/8次（内地段），其中硬卧7节、硬座3节，软卧及邮政车各1节，会在广州东站与进港的7节车厢解编（下行）或加挂（上行），进港车厢与内地段车厢不允许互通。而在进港班次开行期间，内地段车厢旅客的餐食亦会由乘务员推车供应。

直通车段：

内地段：

京九直通车由中国铁路北京局集团有限公司北京机务段使用和谐3D型电力机车或中国铁路广州局集团有限公司广州机务段使用和谐1D型电力机车担当北京西至广州东间机务交路，北京/武昌南/长沙/广州司机在郑州站/武昌站/长沙站换班；广州东至香港红磡由中国铁路广州局集团有限公司广州机务段使用韶山8型电力机车担当，由广州机务段机车乘务员值乘，列车在港铁东铁线境内由港铁监察员带道。