2005年3月，中国国务院审议并原则通过《环渤海京津冀地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区城际轨道交通网规划》，规划在2005至2020年期间建设广州—东莞—深圳城际轨道交通线，设计线路总里程131千米；城际客运铁路采用公交化设计方案。

2006年至2007年期间，广州、东莞、深圳之间除既有改造提速的广深铁路外，还规划有广深港客运专线。为区分不同方位的城际线路，广州至深圳沿珠江东岸铁路又名穗莞深城际铁路，简称穗莞深城际线。2007年11月13日，根据泛珠三角区域发展与合作的做法与体会报道，穗莞深城际铁路项目前期工作全面展开。

2008年2月4日，广东省十一届省政府第一次常务会议原则同意批准穗莞深城际轨道交通项目建议书。同年7月，《珠三角城际轨道交通同城化规划初步方案构想》出台，穗莞深城际铁路采用经东莞市区线路设计方案。同年9月，穗莞深城际轨道交通线由原“经麻涌、望牛墩、道滘、东莞市汽车总站、会展中心、厚街、虎门、长安进入深圳”调整为“经麻涌、洪梅、沙田、厚街、虎门、长安进入深圳”。同年12月21日，穗莞深城际铁路项目在深圳开工建设，线路起于广州地铁5号线鱼珠站向南延伸，经庙头、开发区、麻涌、洪梅、沙田、厚街、虎门、长安、松岗、沙井和福永等市镇到达深圳机场，预留从深圳机场到福田站的条件，全长86.62千米。

2009年，广州（东莞）至惠州城际轨道交通项目开工建设，拟从穗莞深城际铁路洪梅站分离出莞惠线路。

2010年，穗莞深城际铁路洪梅站取消枢纽设计，改为在麻涌站接轨互通佛莞城际铁路和莞惠城际铁路。

2011年，为避免铁路过度切分城镇、以及为东莞地铁1号线高架段预留空间，东莞市政府提议取消广莞惠城际铁路并入穗莞深城际铁路的联络线工程。

2012年6月6日，穗莞深城际铁路取消麻涌站，站点改为新塘、中堂、望牛墩、望洪、洪梅、沙田、厚街、虎门火车站、虎门商贸城、长安厦边、长安金沙、海上田园、和平、机场北、机场东；同时，拆分广莞惠城际铁路莞惠段，莞惠城际铁路与穗莞深城际铁路在望洪枢纽站呈十字形立交叉上下换乘；8月7日，东莞市政府同意在望洪站设佛莞城际铁路与穗莞深城际铁路接轨的西南联络线；10月17日，穗莞深城际铁路规划起始站西移至广州东站，增设广州东、石牌、吉山三站。

2013年，穗莞深城际铁路广州市区联络线（广州东站至新塘站段）完成初步设计。

2014年12月30日，广惠城际铁路佛莞段（佛莞城际线）开工建设，与穗莞深城际铁路设3.7千米联络线。

2015年12月26日，穗莞深城际铁路北延段（又称新白广城际铁路）开工建设。

2016年9月7日，穗莞深城际铁路广州东站线路引入工程在石牌站启动；10月15日，深圳段线路开建。

2017年，穗莞深城际铁路广州东站线路进入施工阶段。

2018年12月26日，穗莞深城际铁路琶洲支线开工建设。

2019年5月14日，穗莞深城际铁路新塘站至深圳机场站区间进入静态验收阶段；9月17日起联调联试；12月15日，穗莞深城际铁路广州东站至深圳机场站段开通运营，并改名为穗深城际铁路。

2021年2月2日，广东省交通运输厅批复新白广城际铁路新塘至机场T2段车站站名命名方案。

2021年6月29日，穗莞深城际铁路深圳宝安国际机场至前海段工程正式开工，全长15.2公里，全线地下敷设，设西乡、宝安、前海3座地下车站，工程总投资119亿元，计划于2025年建成开通。

2022年10月7日上午，穗莞深城际铁路琶洲支线盾构隧道贯通，隧道未来将衔接穗莞深城际、佛莞城际等多条铁路线。

2022年，穗莞深城际前海至皇岗口岸段先开段一工区项目“攻坚一号”盾构机顺利始发。12月29日下午，新白广城际铁路传来捷报，随着增城区新塘南站铺轨施工现场最后一对500米长钢轨精准落槽，标志着全长57.442千米的新白广城际铁路新塘至机场T2站段全线铺轨完成，为下一步实现全线开通打下了坚实基础。

2023年5月，穗莞深城际机前段宝前区间盾构机成功穿越地铁11号线前宝区间地铁5号线前临区间和双界河，为穗莞深城际机前段宝前区间盾构下穿地铁1号线和后续施工奠定了坚实的基础。

2023年6月，穗莞深城际前海至皇岗口岸段，首台盾构机顺利始发，这标志着项目正式进入盾构隧道掘进施工阶段。

2023年7月6日，广州琶洲支线“匠心号”13.65米大直径盾构机精准到达接收钢套筒，标志着广州市中心城区首条大直径盾构隧道——珠三角城际琶洲支线（琶洲站至贝岗公园明挖段）区间隧道盾构顺利抵达接收井，也标志该线路全线“洞通”。7月19日，穗莞深城际机前段工程宝安站盾构始发段主体结构施工全面完成，为盾构吊装下井创造了有利条件。8月，随着西乡站第一段顶板浇筑完成，穗莞深城际西乡站首段主体结构顺利封顶。10月，穗莞深城际西乡站至宝安站区间左线盾构顺利始发，标志着穗莞深城际盾构区间进入加速度。10月，穗莞深城际前皇段皇岗口岸站框架逆作段首根钢管柱顺利吊装。11月，穗莞深城际机前段西乡站~固戍工作井区间“福锐一号”盾构机顺利始发。12月11日，穗莞深城际铁路琶洲支线最后一段无砟轨道在贝岗竖井浇筑完成。12月17日，穗莞深城际前皇段1号明挖段—皇岗口岸站区段13.27米级泥水平衡盾构机顺利下穿新洲河风险源。

2024年1月，穗莞深城际前皇段 “前皇•深湾号”盾构机在2#工作井~超级总部站区间顺利始发，标志着该区间正式进入盾构施工阶段。1月，穗莞深城际铁路深圳机场至固戍工作井右线顺利贯通。1月，穗莞深城际深圳前海至皇岗口岸段工程2#工作井-超级总部站区间进入盾构施工阶段。1月18日，穗莞深城际宝安站主体结构顺利封顶。3月，新塘经白云机场至广州北站城际铁路白云机场段大断面矩形顶管隧道全部顺利贯通。4月，穗莞深城际机前段西乡站至固戍工作井区间顺利下穿既有地铁线。5月，穗莞深城际机前段前海站公共区装修样板验收顺利通过。5月24日，穗莞深城际前皇段工程中心公园存车场主体结构顺利封顶。6月，穗莞深城际机前段机固盾构区间左线顺利贯通。7月，新白广城际白云机场T2至新塘南段及广佛东环城际竹料存车场段接触网工程双双顺利完成冷滑试验，为接下来的热滑及联调联试奠定了坚实基础。同月，新白广城际新塘至机场T2段镇龙站顺利通过消防验收，是该段首个完成消防验收的车站。8月，新白广城际新塘至机场T2段镇龙站顺利通过消防验收，新白广城际全长约78公里，是穗莞深城际的连接线。8月， 穗莞深城际皇岗口岸站盖挖逆做段施工全面展开。8月13日，穗莞深城际前皇段“强国号”盾构机顺利完成下穿广深高速。10月9日消息，深惠城际19台盾构机顺利始发，4座车站封顶。

截至2019年12月，穗深城际铁路已建客运站有：广州东站、新塘南站、中堂站、望牛墩站、东莞西站、洪梅站、东莞港站、厚街站、虎门北站、虎门东站、长安西站、长安站、沙井西站、福海西站、深圳机场北站和深圳机场站。

穗深城际铁路莞深主线位于狮子东岸城镇地带，为穗深城际铁路市郊段。线路北起广州市增城区新塘镇新塘南站，向北分岔出新白广线和广深铁路联络线，向南上跨广深铁路通道主路段；向南进入东莞市境内，跨过东江下游末端河网，沿狮子洋东岸南行依次经中堂镇、望牛墩镇、洪梅镇和沙田镇；折向东进入地下至厚街镇，向南下穿虎门镇；向南至长安镇出地面，然后以高架桥形式至深圳市宝安区境内；向南经沙井街道和福海街道，以地下隧道形式进入深圳宝安国际机场，远期延长至南山区和福田区。

穗深城际铁路广深共线位于广州市主城区东部，为穗深城际铁路进城段。线路从新塘南站引出，向北直角上跨新白广线折向西后并入广深铁路Ⅲ、Ⅳ线；奥体中心和石牌村设站，最后接入广州东站；由西向东依次串联天河区、黄埔区和增城区；该路段与广九铁路、广深铁路、广梅汕铁路和广汕高速铁路并行。

穗深城际铁路新白广线位于广州市东北部县区，为穗深城际铁路北延段。线路从新塘南站引出，向北经过增城开发区、镇龙镇、中新镇、知识城、竹料镇、广州白云国际机场和广州北站；由北向南依次串联增城区、黄埔区、白云区和花都区，在竹料站与广佛环线城际铁路东环段同时向北接轨并线；接广佛环线城际铁路北环段。

穗深城际铁路琶洲支线位于广州市主城区东南部，从深圳、东莞和惠州三市的部分城际列车可开进广州市番禺区和海珠区。线路从广佛环线城际铁路东环段琶洲站引出，向东南方向经广州大学城、化龙镇后，接入广惠城际铁路佛莞段莲花站；向东与广惠城际铁路共线下穿狮子洋，至东岸后出隧道接麻涌站；向东至东莞西站月台西侧之前，与广惠城际铁路分离，在东莞西站西南侧以联络线形式向南拐弯接入穗深城际铁路主线。

截至2019年，穗深城际铁路营运车辆为和谐号CRH6A型电力动车组，车身涂装深蓝色腰带，构造速度200千米/小时，全列车厢定员530人，最大搭载量1427人。

穗深城际铁路搭配CTCS-2+ATO列控系统，可通过无线网络进行车地通信，实现列车自动驾驶、自动调整运行时分、自动控制车门以及站台屏蔽门等功能，既降低司机驾驶疲劳强度，又减少能耗、提高行车效率。

2019年12月15日，穗深城际铁路广州东站至深圳机场站区间开通运营，石牌站、天河东站暂不启用。运营初期，穗深城际铁路每日最多开行37趟动车组列车，其中广州东站往返深圳机场站33趟，新塘南站往返深圳机场站4趟。日常开行动车组33趟，其中广州东站往返深圳机场站29趟，新塘南站往返深圳机场站4趟；广州东站至深圳机场站全程最快行车时间71分钟。2021年，穗深城际铁路开通支付宝乘车码功能。

2019年12月15日，穗深城际铁路广州东站至深圳机场站段全线发送旅客1.5万人次。

2020年1月10日至16日，穗深城际铁路运送旅客超过10万人次。

穗深城际铁路虽然是一条普速铁路，但建设过程仍面临一系列工程难题。

● 选线争议

穗深城际铁路大部分路段经过郊区，但同时也经过城乡结合部等新片区，从规划设计至最终定型，历经多次线路更改，以“线路走市区还是郊区”“线路是否与城市轨道交通线路重合”两大问题最为突出，致使工期延长。在建设初期，东莞路段途经区域人烟稀罕，让当地民众质疑选线能否服务客流。

● 地质复杂

穗深城际铁路途经东江入海口流域，处于东莞西部片区水网密闭、江心洲岛屿星罗棋布地带，不仅不适合建设地下铁道，而且高架铁路及其多线交汇铁路枢纽会将原本面积不大的岛屿城镇进一步切割分裂，为此，穗深城际铁路与广惠城际铁路枢纽选址需重设。同时，全线需要建设多座特大桥梁跨越东江多条航道。

● 穿城难题

穗深城际铁路途经城镇化率极高的天河、新塘、虎门、长安、宝安等片区，环评要求高，沿途需要拆迁安置大量住宅建筑，全段跨越多条交通线，以地下隧道形式避开商业楼、航空港等特殊建筑设施。

● 横涌海特大桥

横涌海特大桥是穗深城际铁路东莞市境内跨东江支流大桥，全长1175米，主桥跨径“90米+180米+90米”，为当时中国城际铁路跨度最大的钢管混凝土拱桥。

● 松福路1号特大桥

松福路1号特大桥是穗深城际铁路深圳市境内穿城跨线桥，采用钢箱梁系杆拱结构，主跨140米，高度60米，为中国全国跨度最大、高度最高城际铁路钢箱系杆拱桥。

● 太平隧道

太平隧道是穗深城际铁路下穿东莞市厚街镇、虎门镇的主体工程，全长5.8千米，施工上需对隧道进行扩挖施工、隧道基础处理与沉降控制、软弱地层加固处理、高风险段爆破控制和高层建筑变形和开裂控制。

● 宝安隧道

宝安隧道是穗深城际铁路深圳市境内的主体工程，双线全长7760米，海底隧道沉降控制要求高。

穗深城际铁路二期工程线路将延长至深圳前海片区，时间将于年底开工，增设西乡、宝安、前海三个站点；穗深城际铁路新白广段线路将接入广州白云国际机场和广州北站，预计2020年底建成通车。

2020年3月20日上午，深圳地铁签署5条大湾区城际铁路项目可研合同，在此次签约的5条城际线路项目中，穗莞深城际机场至前海段已开展初步设计，进展最快。按照设计，穗莞深城际前海段设西乡、宝安、前海站三个站点，计划6月底前动工。穗莞深城际机前段起于已开通的穗深城际深圳机场站，终至前海站，全长约15.2km，采用地下敷设，全线共设3座车站——西乡、宝安、前海。

穗深城际铁路这条广深客运大通道使广州、东莞和深圳三地与珠江东岸的诸多地区进入“一小时经济圈”。（新华社 评）