2009年4月，广珠城际铁路小榄水道特大桥顺利合龙；同年11月，另一重大控制性工程西江特大桥合龙。

2010年9月，广珠城际铁路全线路段长钢轨铺设完成；同年11月，广珠城际铁路进入联调联试阶段；同年12月，广珠城际铁路试运行。

2011年1月，广珠城际铁路广州南站至珠海北站段、小榄站至新会站段开通运营。

2012年12月，广珠城际铁路珠海北站至珠海站段开通运营，广珠城际铁路全线通车。

2014年1月，广珠城际铁路珠海延长线拱北至横琴段动工建设。

2019年7月27日，广珠城际试点电子客票。

2024年1月10日，广珠城际翠亨站开通。同时城轨江海站、礼乐站正式投入运营。2月3日，珠机城际铁路二期开通运营。

广珠城际铁路各车站均在广东省境内，其中主线车站由北向南依次为广州南站、碧江站、北滘站、顺德站、顺德学院站、容桂站、南头站、小榄站、东升站（停运）、中山北站、中山站、南朗站、翠亨站、珠海北站、唐家湾站、明珠站、前山站和珠海站；支线车站由西向东依次为新会站、礼乐站、江门东站、江海站、古镇站和小榄站。

● 佛山段

广珠城际铁路主线佛山段从广州市番禺区广州南站引出，向南跨过广明高速公路和陈村涌至佛山市顺德区北滘镇东北部设碧江站；向南跨过105国道至北滘镇东南部设北滘站；向南跨过陈村水道至伦教镇东部设顺德站；向南沿广珠西线高速公路西侧至大良街道东南部设顺德学院站；向南跨过容桂水道至容桂街道东部设容桂站。

● 中山段

广珠城际铁路主线中山段北接佛山市容桂站，向南沿广珠西线高速公路西侧跨过大魁河和广中江高速公路至南头镇东部设南头站；向西南跨过小榄水道至小榄镇南部设小榄站；向东南跨过北部排灌渠至东升镇西南部设东升站；向东南依次跨过深岑高速公路和广珠西线高速公路至石岐区北部设中山北站；向东南至石岐区与火炬开发区交界处设中山站；向东南沿京港澳高速公路至南朗镇南部设南朗站。

● 珠海段

广珠城际铁路主线珠海段北接中山市容桂站，向南沿京港澳高速公路东侧至唐家湾镇北部设珠海北站；向南至北京理工大学珠海学院东侧设唐家湾站；向南沿金凤路西侧至明珠街道北部设明珠站；向南沿明珠南路至前山街道设前山站；向南沿港昌路至拱北口岸附近设珠海站，并预留连接澳门的条件。

● 江中段

广珠城际铁路支线从中山市小榄站引出，向西跨过联丰中路至古镇镇东南部设古镇站；向西跨过西江至江门市江海区滘头街道设江门东站；向西南跨过深岑高速公路和江门水道至新会区会城街道东部设新会站，并与江湛铁路相连。

2011年1月7日，广珠城际铁路广州南站至珠海北站段以及小榄站至新会站段开通运营，列车运行速度200千米/小时，从广州南站至珠海北站，列车最快只需48分钟；同年1月25日起，广珠城际铁路每日开行列车增加至40对；同年7月1日起，广珠城际铁路周末及节假日客流高峰期每天开行列车数量最多达68.5对。

2012年12月31日，广珠城际铁路珠海北站至珠海站段开通运营，节假日客流高峰期每天开行动车组60对。其中广州南站至珠海站35对，最早发车时间为早上6时30分，最晚发车时间为晚上23时，全程运行时间最短为1小时12分钟，高峰时段15分钟开出一趟列车。

2013年2月1日，广珠城际铁路新增碧江站、顺德学院站，全线开通站点数量增至17个；仅停靠4个大站点的大站停快车于当日开行，全程运行时间57分钟；同年6月1日起，广珠城际铁路增加2组车底，平均每天加开8对动车组，每日列车总数调整为最高开行53.5对。

2014年2月5日，广珠城际铁路实现夜间高铁无缝对接，旅客可在站内快速中转换乘。

2015年11月28日，广珠城际铁路开行珠海站至北京西站、珠海站至桂林北站跨省列车各一对。

2016年7月20日，根据国家发改委公布的《中长期铁路网规划》，广珠城际铁路纳入中国高速铁路网，为京港澳通道的一部分。

2017年3月10日，广珠城际铁路江门站改名为江门东站；同年3月20日，广珠城际铁路开通由珠海站至潮汕站方向的列车；同年4月16日，开通由珠海站发往郑州东站、昆明南站和南宁东站的动车组。

2018年2月6日，广珠城际铁路各车站开通刷脸进站上车功能。

截至2018年8月，广珠城际铁路广州南站至珠海站段每日开行动车组列车259趟。

2019年，广珠城际铁路各车站启用电子客票。

2021年，广珠城际能用“铁路e卡通”了。

2011年1月23日，通车16天的广珠城际铁路共运送旅客50万余人，日均运送旅客3.1万余人；19日至29日，广珠城际铁路共发送旅客39.7万人；至同年7月，广珠城际铁路日均客流已达4.7万人。2011年，广珠城际铁路累计运送旅客1687万人次，平均上座率达105%，以占广铁不到2%的线路里程，完成7.5%的旅客发送量。

2012年7月18日，广珠城际铁路开通一年半累计运送旅客2708万人次。

2013年5月14日，广珠城际铁路开通两年多累计运送旅客4430万人次。

2014年2月21日，广珠城际铁路单日旅客发送量达6.4万人次。

2017年，广珠城际铁路全年累计发送旅客3560万次。

2018年清明期间，广珠城际铁路累计发送旅客68万人次，同比增长46.6%。

2019年铁路春运，广珠城际铁路珠海市内5个站点累计发送旅客133万人次，到达旅客153.9万人次。

● CRH1A

广珠城际铁路运行的CRH1A-250型电力动车组构造速度250千米/小时，8节车厢编组，定员631人，可重联形成16节车厢编组，比原和谐号CRH1型电力动车组增加了横向减振器，提高旅客乘坐舒适度。该动车组采用高质量的标准化和模块化设计，列车空间利用率高、结构灵活，适应客运多元化需求；列车运行和维护费用较低。

● CRH2A

和谐号CRH2型电力动车组由日本川崎重工和中国南车集团四方机车车辆股份有限公司联合生产制造，构造速度250千米/小时，8节车厢编组，座位定员626人；除设有一等座车和二等座车外，还设有半包房式VIP座；该型号动车组在广珠城际铁路上担当贵广、南广高速铁路以及江湛铁路方向的长途列车。

● CRH380A

和谐号CRH380A型电力动车组由中车四方机车车辆股份有限公司生产制造，采用6动2拖共8节车厢编组，座位定员556人；构造速度350千米/小时，设计最高速度380千米/小时，极限试验速度486千米/小时，装配铝合金空心型材车体；该型号动车组在广珠城际铁路上担当京广、广深港高速铁路方向的长途列车。

● CRH6A

和谐号CRH6型电力动车组基于先进的高速动车组技术，并融合了地铁特点，满足大载重、高速持续运行及快速起动的牵引系统，适应空重车变化大、频繁快速停车的制动系统。列车采用大轴重轻量化的转向架和高强度轻量化车体；同时采用宽车门、宽通道设计，提高快速乘降能力；具有速度快、载客量大、快起快停、快速乘降等优势，适应城际铁路“快速、大运量、高密度、公交化”等运营需求。2017年，和谐号CRH6A型电力动车组在广珠城际铁路上担当新一代城际列车，最高运营速度200千米/小时。

广珠城际铁路是按高速铁路标准建设的客运专线，铺设无砟轨道与无缝钢轨，设计速度250千米/小时，搭配CTCS-2级的列车运行控制系统 ，采用GSM-R无线调度方案，最短发车间隔2分钟，满足对接其它高铁线路要求。2018年7月23日，广珠城际铁路广珠存车场动车组出入库信号设置改造工程完工，存车场有14条停车线和4条检修保养线，广珠动车运用所至广州南站联络线提速至60千米/小时，出车速率提升为原来的2倍。

广珠城际铁路全线采用以桥代路形式，施工期间面临拆迁以及隧道渗水、地表沉降等多种复杂地质难题。

● 西江特大桥

西江特大桥是广珠城际铁路重点控制性工程之一，东西跨越中山市古镇镇与江门市外海镇。桥梁全长3809.99米，其中主桥长621.6米，设5座高109米的桥墩，主跨跨度210米。由于受航道、涨落潮、2.3米/秒的高水速以及超过30米水深等因素的影响，大桥施工需采用桥面挂篮方式。大桥设计结构新颖，索塔墩结构为钻石形，拉索体系为非平行扇形密索体系，为中国国内首次采用单塔斜拉刚构的铁路桥。西江特大桥技术难度堪比青藏铁路，其水道表层是淤泥，中间夹杂15至30米厚细沙和圆砾土，下部基础岩质为细砂岩、泥质粉砂岩等风化岩，打桩难度高；加上该水道是I级航道、来回船运繁忙以及每年的台风等均给施工带来困难；该桥建设期间曾因岩石过硬导致钻头折断。

● 容桂水道特大桥

容桂水道特大桥是广珠城际铁路控制性工程之一，位于顺德区，为当时世界上最大跨度的无渣刚构铁路桥；大桥长8.5千米、高32米，3个桥墩之间跨度均为185米，建设期间遇到稀软路基问题，需打较深的庄孔。

● 小榄水道特大桥

小榄水道特大桥是广珠城际铁路控制性工程之一，跨越南头、东凤、东升和小榄四镇；大桥全长7686.57米，共有217个墩台，1816根桩和6座连续梁；主桥采用V形钢管拱组合连续梁施工，克服V型墩两个斜腿施工时根部承台容易产生裂缝的问题。

● 凤凰山隧道

凤凰山隧道是广珠城际铁路的重点关键性工程之一，为双线铁路隧道；隧道全长3218米，宽13米，高12米，挖土量超过38万立方米，施工期间面对工程分类中的5种地质，需克服渗水问题，难度较大。

广珠城际铁路珠海机场延长线分两期建设，在横琴站预留与澳门轻轨接驳。线路一期工程为拱北至横琴段，线路全长16.86千米，设计速度160千米/小时，已于2014年动工建设，预计2019年竣工通车；线路二期工程为长隆至珠海机场段，现处于规划阶段。

广珠城际铁路的开通运营，结束了珠江西岸多座城市不通铁路的历史，打破了单一公路运输方式的格局，使珠江三角洲地区1小时交通圈初步形成，对加快广州、佛山、中山、江门、珠海和澳门的交通一体化进程以及开启城市群居住模式等皆有历史性的意义。（广州市社会科学院高级研究员彭澎 评）

广珠城际铁路作为广东省内首条城际专线铁路，以高速度连接珠江三角洲地区西岸多座城市，加速珠三角地区9市向“超级城市体”集结。（中央政府门户网 评）