2016年1月8日起，徐连高速铁路进行第一次环评公示。3月7日起，徐连高速铁路进行第二次环评公示。4月13日起，徐连高速铁路进行环评全本公示。6月16日，中国铁路总公司鉴定中心在北京主持召开了“新建连云港至徐州客运专线铁路初步设计审查会”。8月23日，徐连高速铁路可行性研究评估会在连云港市召开。9月1日，江苏省环境保护厅批复《新建铁路连云港至徐州客运专线环境影响报告书》。9月18日，中华人民共和国国家发展和改革委员会批复《新建连云港至徐州铁路可行性研究报告》。11月5日，徐连高速铁路先导段动工建设。

2017年4月25日，中国铁路总公司与江苏省人民政府联合批复《新建连云港至徐州铁路初步设计》。7月7日，徐连高速铁路项目建设动员会召开。7月13日，徐连高速铁路全线首根桩基开钻，标志着徐连高速铁路全面开工建设。8月25日，徐连高速铁路连云港段进入实质性施工阶段。8月30日，徐连高速铁路连云港段施工全面展开。9月27日，徐连高速铁路徐州段开工建设。10月10日，徐连高速铁路全线首墩完成浇筑。

2018年4月15日，徐连高速铁路全线开始架设箱梁。5月22日，徐连高速铁路连云港段首片箱梁完成架设。8月28日，徐连高速铁路连云港段箱梁架设正式开始。

2020年6月28日，徐连高速铁路开始铺轨。7月30日，徐连高速铁路连云港段完成铺轨，徐州段开始铺轨。12月7日23时30分，徐连高速铁路开始进行接触网热滑试验。12月10日，徐连高速铁路启动联调联试。12月，中国国家铁路集团有限公司、江苏省人民政府联合下发《关于新建连云港至徐州铁路新增大许南站Ι类变更设计的批复》，同意徐连高速铁路增设大许南站。

2021年1月8日起，徐连高速铁路开始全线运行试验。2月1日，徐连高速铁路通过中国国家铁路集团有限公司组织的安全评估。2月8日，徐连高速铁路全线开通运营，铁路部门于2月7日20时开始发售徐连高铁动车组列车车票。9月20日，邳州东站普速场站改项目圆满完成，正式投入使用。11月16日起，徐连高铁正式推出30日定期票、20次计次票新型票制产品，以方便沿线商务差旅和通勤旅客出行。

自2023年6月8日起，宁杭高铁、京港高铁合黄段（合肥南-黄梅东）将正式推出30日定期票、20次计次票等新型票制产品（宁杭高铁湖州站6月16日开售新型票制产品）。

截至2021年2月，徐连高速铁路设7座车站：徐州东站、后马庄站（越行站）、大许南站（暂不办理客运业务）、邳州东站、新沂南站、东海县站、连云港站。（徐连高速铁路正线与后马庄站外侧联络线（5.4千米）贯通接入徐州东站京沪场，与后马庄站内侧徐盐高速铁路正线接轨引入徐州东站徐兰场）

徐连高速铁路位于江苏省北部平原地区，西起江苏省徐州市，东至连云港市，沿线经过徐州市经济开发区、铜山区、邳州市、新沂市，连云港市东海县、海州区。

徐连高速铁路出连云港站后，跨越蔷薇河、204国道后，上跨既有陇海铁路走在其南侧与淮沭新河北侧间夹心地进入东海，在既有东海站对侧并站分场设置东海站高速场；线路出东海站后，折向西南沿连霍高速公路的北侧西行，上跨京沪高速公路、新长铁路和沭河，在新沂市城南相邻连霍高速公路北侧设新沂南站；出新沂南站后，线路沿连霍高速公路北侧跨新、老沂河后并入既有陇海铁路，在既有邳州站东侧陇海大道附近设邳州东站；而后，线路平行既有陇海铁路过既有邳州站，跨京杭大运河，在赵墩镇、碾庄镇附近偏离陇海铁路，经八义集镇、大许镇，之后，线路西行上跨京福高速公路后折角北行，接入徐盐高速铁路的后马庄站。在后马庄站贯通外侧两联络线接入徐州东站京沪场。配套建设连云港站与青盐铁路西北上下行联络线、连云港站动车存车场、徐州东站维修车间。

截至2021年2月，徐连高速铁路采用具有中国自主知识产权的CTCS-3级列车运行控制系统，轨道采用拥有中国自主产权的CRTSⅢ板式无砟轨道。

2019年12月30日，南京南站首次开行开往淮安东站的列车，标志着徐连高速铁路徐州东至后马庄段（徐州东站京沪场至后马庄站）开通运营。

2021年2月8日9时48分，由连云港站开往徐州东站的G8308次列车驶出连云港站；9时53分，由徐州东站开往连云港站的G8305次列车驶出徐州东站；标志着徐连高速铁路后马庄至连云港段开通运营。徐州至连云港的旅行时间由2小时04分压缩至最快60分，徐州至邳州、新沂、东海县最快只需要21分、27分、44分，较开通运营前压缩31分、49分、1小时11分。新沂至南京、上海、杭州，最快运行时间分别为2小时29分、4小时21分、5小时40分，较原图分别压缩4小时12分、6小时37分、8小时12分。

徐连高速铁路垂直穿越的郯庐地震断裂带为中国东部的主干断裂带，曾引发的郯城8.5级地震为中国东部地区历史上的最高强度地震。近七百年，这条地堑引发了5次7至8级地震，今后仍将高度活跃。高速铁路要求极稳定的路基，一般全线建在钢筋混凝土桥梁上，铁轨固定于水泥板而非枕木道砟。一旦遇上强地震，此种结构极易崩溃。

东海特大桥位于平原河网化地区，桥位受线路选线控制。依次跨越铁路有东陇海铁路、青盐铁路、新长铁路。跨越主要公路有G204国道、S323省道、S464省道、迎宾大道、幸福南路、东蔡路、湖东路、沈海高速公路、机场公路、G2高速公路、新杨高速公路、S249省道等。其中，跨G311国道主桥线路夹角为19度，全长248.7米。该桥是中国时速350公里高铁建筑史上首次采用等截面系梁一跨168米系杆拱连续梁，为国内时速350公里高铁最大跨度系杆拱桥，也是连徐铁路全线重点控制性工程之一，为中国国内高铁首创。

邳州特大桥位于平原河网化地区，桥位主要受线路选线控制，跨中运河桥位受通航要求控制，桥位距离既有陇海铁路桥间距控制在50米以内。跨越铁路有邳州水铁联运专用线。跨越主要公路有邳州市世纪大道、东兴路、西兴路、天山南路、S250省道、S251省道、X209县道。跨越主要航道有中运河（京杭运河），为Ⅱ级航道通航水位27.16米，通航净空90×7米。距离上游既有陇海线铁路桥50米，既有陇海线铁路桥主跨为3-56米钢桁梁。

徐连高速铁路穿越郯庐地震断裂带段路基长2110米，基于断裂带的现实条件以及地震后易修复至需要，采用夯土地基与有砟轨道方案，通过大小不一，精心配比的沙石分层夯出一段与铁路高架桥等高的地基，经过6个月的时间检验合格后，为防止高速列车带起石子，再铺设特级道砟。同时，为监测道路基础变形，在路基中埋设传感器，为国际首创技术。

徐连高速铁路建设过程中应用先进的连续梁工业智能化预制装配技术，通过梁厂集中预制箱梁，再运输至施工现场，利用移动式悬拼吊机将预制梁段起吊至桥位 ，然后采用环氧树脂胶和预应力钢丝束连接成整体进行装配，区别于以往高速铁路桥梁现场浇注工法，对自然环境影响更小，建设周期更短，安全质量得到保障，该项技术填补了中国国内外技术空白。应用装配式构件智能化制造技术，建立智能化装配式构件厂，实现厂内预制构件钢筋加工安装、入模，混凝土浇筑、养护，构件运输、存放等全过程智能化、自动化、机械化，使施工不受环境影响，施工周期完全受控，大大提高施工效率，保证施工质量。

徐连高速铁路是中国“八纵八横”高速铁路网陆桥通道的重要组成部分，在徐州枢纽连通京沪高速铁路、徐兰高速铁路郑徐段、徐盐高速铁路，在连云港地区连通青盐铁路和连镇高速铁路。徐连高速铁路建成通车后，陆桥通道从连云港至乌鲁木齐将全线贯通，实现连云港至徐州1小时，至南京、郑州和济南2小时“高铁交通圈”，结束沿线邳州、新沂、东海三地不通高铁的历史，对于进一步完善中国国家快速铁路网布局、助推苏北鲁南经济社会发展、服务“一带一路”建设和长三角高质量一体化发展等具有重要意义。（中国铁路上海局集团有限公司 评）

徐连高速铁路建成后，东海、新沂、沭阳、邳州、临沭、郯城等苏北、鲁南地区旅客前往徐州、南京、上海、杭州等主要城市旅行时间大幅缩短。（中国铁路上海局集团有限公司 评）

徐连高速铁路建成后，能够发挥陇海大通道的整体效益，完善区域路网结构，大幅提升路网连通度和灵活机动性。能够显著缩短连云港对外时空距离，进一步突出连云港作为丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路交汇点的区位优势，强化新亚欧大陆桥桥头堡地位，充分发挥连云港作为中西部地区及中亚国家地区便捷出海口的作用。（新华社 评）

徐连高速铁路建成后，陇海通道将全线贯通，并与京沪高速铁路在徐州交会，徐州作为国家客运专线网枢纽城市和全国性综合交通枢纽的地位更加突出，徐州和沿线城市居民出行将更加便捷。（中国徐州网 评）