1976年山东省革命委员会计划委员会报请铁道部修建济菏铁路，铁道部于1977年7月批准，由铁道部与地方共同投资。勘测设计由铁道部第三设计院担任。铁三院于1977年8月对全线踏勘，9月初测，10月20日结束；10月下旬定测，12月份结束。设计主要工程量：正线110.200公里，土方477万立方米，新建站14个，建桥涵320座，房屋2.5万平方米。设计主要技术标准和条件：线路等级为Ⅲ级干线，正线为单线，限制坡度为4‰，最小曲线半径800米，“建设”型蒸汽机车牵引，牵引定数为2700吨，机车交路为短交路肩回式。正线道床沙垫层厚20厘米、石碴厚15厘米，枕木为再用枕和拼接枕，每公里铺1600根；钢轨为重43公斤/米杂轨，道岔用9号、12号新道岔；路基宽6.2米。通信设独立的列车调度电话，另外设置各站、养路、守桥、道口等电话，通信电线大部按架空明线设计。1977年11月成立济菏铁路会战指挥部，同时成立济宁、菏泽、铁路三个分指挥部，分段负责施工。全线工程于1977年12月13日正式开工，参加修建铁路的沿线各县民工及铁路、公路职工共计12.4万多人。共征地9500余亩，实用地8605亩。整个施工过程分三个阶段：第一阶段是土方工程，用6个月的时间将路基、车站的土方填完；第二阶段是桥涵工程，用8个月时间，建成320座特、大、中、小桥涵；第三阶段是辅轨架桥，用9个月时间将80孔桥梁、108.100公里的钢轨架铺完毕。三个阶段交叉进行。在桥梁施工中，根据桥址地水文和地质的实际情况，对京杭运河特大桥等设计作了修改。在线路施工中，大部采用拖拉机、钻孔机、搅拌机、架桥机、汽车等机械施工。全线共计投资5649万元，总概算为5919.25万元。1979年初由山东省济菏铁路管理处组织临管。1980年改为济南局济菏临管处临管运营。

新乡南至菏泽段

1982年2月，为加速晋煤外运，铁道部以《关于新建新乡至菏泽铁路和改造菏泽至兖州铁路计划任务书的报告》上报国家计委，同年国家计委以279号文件予以批复。铁道部第一勘测设计院和铁道部大桥工程局根据以上文件和其他有关文件，于1983年元月完成了新乡南至菏泽段铁路和长东黄河特大桥的初步设计。1983年3月由铁道部第三工程局在山东境内正式动工，仅用两年多的时间便建成了新乡南至菏泽段铁路，全长为166.706公里；1984年2月18日，长东黄河特大桥由铁道部大桥工程局施工，1985年12月底铺通。铁路为Ⅰ级干线、单线，限制坡度4‰，预留电气化条件，牵引定数3500吨。设计年输送能力1700万吨。线路桥梁总投资7.47亿元。计长33.376公里。

兖州至日照段

1977年12月，铁道部年度计划中将修建兖州至连云港铁路列入勘测设计计划，并由铁道部第三设计院调查。 1979年，铁道部第三设计院上报初步设计文件。在此文件未经鉴定前，山东海洋学院教授侯国本三次上书国务院，提出了把铁路终点由连云港变在石臼所，后经中国科学院论证和国务院常务会议讨论研究，采纳此建议。 1979年6月16日，国务院副总理谷牧要求铁道部提出兖州至石臼所的方案。1979年9月29日，铁道部第三设计院又编制兖石铁路补充方案报铁道部，其中兖州至临沂段采用原设计。 1979年10月～1980年5月,铁道部第三设计院对临沂至石臼所段进行了外业勘测。 1980年9月底，铁道部第三设计院编制了初步设计文件。 1982年6月，铁道部第三设计院正式交付施工设计文件。

国家为了运输山西、山东的煤炭，决定再开一条通向华东和海陆联运的通道，加速鲁中南经济的发展，1979年6月决定修建兖石铁路。

1977年12月，铁道部下达的年度计划中已将修建兖州至连云港的铁路列入勘测设计计划，并由铁道部第三设计院调查，于1979年上报初步设计文件。在此文件未经鉴定之前，山东海洋学院教授侯国本三次上书国务院提出了把铁路终点由连云港变在石臼所的意见，后经中国科学院的科学论证和国务院常务会议讨论研究，采纳了此建议。1979年6月16日，国务院副总理谷牧要求铁道部提出兖州至石臼所的方案。三院于同年9月29日，又编制了兖石铁路补充方案报铁道部。其中兖州至临沂段采用原设计文件，临沂至石臼所段于同年10月～1980年5月进行了外业勘测，9月底编制了初步设计文件，1982年6月交付施工设计文件。

兖石铁路线路等级为I级干线，单线；最小曲线半径800米；限制坡度4‰；到发线有效长850米，预留1050米条件；牵引机车，近期用国产“前进”型机车，远期预留电力机车；联锁方式为电气集中；闭塞方式为继电半自动，设计通过能力为 41对，客运列车3对；年输送能力可达1800万吨。

工程施工

由中国人民解放军铁道兵一师、四师和九师四十一团、铁道兵第二通信信号营、济南局及沿线民工总计达10.5万人参加施工。铁道兵一师三团于1981年4月1日，在兖州至临沂段先行开工，在4个月的时间里完成了0至9公里间19座大中桥、17座涵渠、4公里路基填方30万立方米。从1982年初到1984年初，各施工单位用现代化机械共完成路基土石方1689万立方米。建桥梁332座，修涵渠731座，铺道碴92.4万立方米。1984年11月全线铺通。在施工过程中，沿线各县市都成立了支援铁路建设办公室，沂蒙山区人民主动腾出住房3500间，帮助建房1.1万间。民工10万人象支援解放战争那样支援铁路建设。国务院代总理李鹏、副总理万里曾先后到兖石铁路视察工作，李鹏并为铁道兵一师和四师题词：“发扬光荣传统，为中国铁路建设立新功!”省、铁道部领导也多次来兖石铁路检查指导工作。兖石铁路是建国以来国家实行概算包干的第一条铁路，实行了分段预算包干和层层包干责任制，其中铁道兵四师全员劳动生产率达4471元/人年，平均每年完成上交利润643万元。全线完成主要工程数量为：路基土石方1724万立方米，桥梁332座计2.51万延长米；隧道1座，长366米；铺轨465.900公里，其中正线(含疏解线)铺50公斤/米钢轨313.950公里，站线铺43公斤/米钢轨152公里，通信电缆494公里，电力线474公里；房屋29.15万平方米；建车站37个；机务、车辆、工务、电务、水电、列车段各1个，车务段2个，机务折返段2个；共征用土地21600亩，每亩地价为5500元，施工中注意采用新技术，在建韩家铺中桥时，桥台采用锚定板轻型结构，节省圬工7%。粗钢筋先张梁、斜盖板、斜框构以及倒虹吸管等采用钢筋混凝土套梁连结方法，解决了水管漏水。 1983年国家经委批准全线造价概算为9.38亿元，到1985年底总概算约为13.60亿元，平均每公里442万元。

1983年8月济南局成立了兖石铁路筹建处，用两年多的时间，提出并解决了施工中存在的问题，保证了按期验交。1985年12月27日，由国家计划委员会顾问彭敏任国家验收委员会主任委员，铁道部及山东省领导任副主任委员，对兖石铁路进行了全面检查验收，认为：“兖石铁路建设速度快，工程质量好，配套及时，尾工少，整个工程已按设计规范建成，满足近期运营需要。”还认为：“1985年看来初期设站较密，少数车站货场规模偏大，因此工程造价偏高，特别是全线有20余座公路桥( 铁路上立交)，未按铁道部批准的远期预留电力机车牵引的净空高度6.5米的标准进行设计施工，将来要翻工重建，会造成很大浪费。”并于1985年12月27日通过了《兖石铁路验收证书》。　兖石铁路虽被评为国家优质工程，但有些工程在边勘测、边设计的情况下施工，造成了个别工程项目返工浪费，少数项目未能全部完工，隐蔽工程存在问题多，交付运营后曾给运营单位带来一定困难。

兖石铁路自1985年12月31日18点交付济南局临管运营。

2006年6月7日，记者从济南铁路局有关部门获悉，铁道部已批复新菏兖日铁路电气化改造工程项目建议书。这样，继胶济铁路电气化改造后，山东省境内又有一条重要铁路将实行电气化改造。

2024年8月29 日，济宁市海川路北延跨越新兖铁路立交桥通车。

1985年底，全线共设车站70个，其中兖州站至菏泽南站间设车站18个（含兖州站）；由菏泽南站至两省交界点，还有算王庄站、陆圈站、东明县站、东堡城站4站，属中国铁路郑州局集团有限公司管辖。兖州至日照段属中国铁路济南局集团有限公司管辖，全线共设车站39个（含兖州、程家庄站），其中新建车站37个，均采用横列式布置，中间站均设在直线上，站坪长度不短于1600米，坡度不大于1‰，设到发线2股；给水中间站设到发线3股，能双方向接发列车。

主要客运车站：新乡站、长垣站、菏泽站、巨野站、嘉祥站、济宁站、兖州站、曲阜站、平邑站、石臼所站（日照站）

新菏兖日铁路由新兖铁路和兖日铁路组成：第一段，新兖铁路西起河南新乡，东至山东兖州，全长305.303公里，其中在山东境内的长度为190.679公里。第二段，兖日铁路起于京沪铁路的兖州站，向东沿蒙山和沂山所夹山谷到临沂，与胶新铁路交汇，终于日照站。由于此前在日照设市前，车站设在石臼所。

新兖铁路西由河南新乡起(接轨点为新乡南站)，东至山东省兖州，全长305.303公里。山东境内段以黄河河道中心为界，自新乡起在黄河桥至东堡城站间114公里+624米处入境，至兖州长为190.679公里，境内有车站22个(含兖州站)。

晋煤外运重要通道

新兖铁路沿线有煤田、油田和农业区，还有化工、纺织等工业企业，菏泽又是著名的牡丹之乡，新兖铁路的全线贯通，大大促进了鲁西南地区的经济发展，同时也为晋煤外运增加了一条重要通道。

地质特点

线路地势平坦、开阔，呈西高东低状。地质属华北地区鲁西南断块凹陷区黄河冲积平原，地质为沙粘土和礓黑土。地层为奥陶系灰岩，并被新生界第四系覆盖，嘉祥县附近有古老残丘出现，形成小丘陵，线路跨越滋阳、孙氏店、刘堤头、嘉祥断层和巨野、东(平湖)微(山湖)断裂带。京杭运河、洸府河、郓巨新河、洙赵新河等穿越线路后汇入南阳湖。

环境气候

沿线地下水埋藏上层一般2米至4米，流向由西向东。全线处于暖温带季风型大陆气候区，四季分明；历史记录年均气温13.5℃；极端最高气温41.6℃，最低－19.4℃；年最大降水量为1186毫米，日最大降水量为253毫米；历年平均冻结深度在0.2米至0.25米；全年主导风向为南风和北风；地震烈度：济宁、嘉祥、巨野县境内为6度，菏泽县的西王塘为界东部为6度、以西为7度。

地理条件

线路大部穿行于沂蒙山区南部的平原、谷地和丘陵区，地形平缓，局部起伏较大。全线地层主要为第四纪粘土、沙土。平邑至临沂间岩溶发育、分布广泛。线路在临沂至莒南间横跨沂沭深断裂带，途经7至9级地震区。全线处于暖温带气候区，年均气温12.5℃～13.7℃，最冷月月均气温－0.9～2.3℃；极端最高气温40.5℃( 苍山)，极端最低气温－25.6℃(莒县)。年均降雨量为896.3～921.8毫米；年降雪量为10～12毫米；每年雾期18天左右；最大风速20米/秒。线路跨越沂河、沭河等 110条大小河流，由于堤坝和大中型水库的修建，铁路沿线一带水灾已基本得到控制。

矿产资源

兖石铁路沿线煤炭及其它矿产藏量丰富，乡镇工业发展迅速，它的建成对晋煤外运、开发沂蒙山区、振兴鲁南经济和巩固国防都具有重要意义。

2010年6月30日，兖石铁路（兖州至日照段铁路）电气化改造正式开通，将更换为电力机车。

1980年，铁道部确定兖菏段西延跨黄河与新乡相接，以形成晋煤外运的南通道，运量定会大幅度增加，因此现有设备必须进行技术改造，远期年输送能力设计为1900万吨，线路标准升为Ⅰ级干线，限制坡度为4‰，最小曲线半径800米，牵引机车为“前进”型蒸汽机车，到发线有效长为850米，预留1050米，闭塞方式为继电半自动，牵引定数为3500吨。由铁道部第三勘测设计院设计，1985年开始施工，它的西延和东接兖石铁路，沟通了京广、京沪两大铁路干线，形成平行于陇海铁路的又一东西干线，它连通晋、豫、鲁三省，对促进鲁西南经济发展、华东地区物资交流，对促进晋煤外运和国家经济贸易的发展将起到重要作用。全线的技术改造，1985年正在施工中。

自1986年临沂站正式投入运营，单线运行一直持续到2002年。2002年增二线设立，复线开通。

兖石线西起兖州，东至日照，全长307公里，是兖州等地煤炭外运出港的主要通道，也是一条旅游要道。由于煤炭运量的增加和人民生活水平的提高，这一通道运输能力十分紧张。

济南铁路局在前期进行复线建设的基础上，自筹资金8000余万元，自2003年2月已开始对兖石线进行了提速改造。

据济南铁路局有关负责人介绍，新乡至日照正线约616公里进行电气化改造，包括新乡、菏泽、兖州地区电气化配套工程，凫村、元家村站到发线有效长延长至1050米，全线平交道口改立交和设置隔离栅栏。

2008年对新石铁路进了了升级提升，实施了电气化改造，工程完成后实现电力牵引，客车速度将达到120公里/小时，输送能力达到1.4亿吨，总投资24亿元。

2010年7月，经过21个月的紧张施工，新菏兖日铁路电气化改造工程圆满竣工并开通运营。

新石铁路将进一步提高运输能力，对保障“三西”煤炭运输，缓解华东、中南地区能源短缺，实现该地区可持续发展具有重要的战略意义。