项目从大西高铁运城北站引出，西绕盐池并以隧道穿越中条山，采用在建的蒙华铁路预留的四线公铁两用黄河特大桥跨越黄河后，接入郑西高铁三门峡南站，正线长度56.788km，其中运城地区线路长度52.470km，三门峡地区线路长度4.308km。运城北站右线疏解单线5.869km；三门峡南站右线疏解单线3.192km。
时间节点2007年3月16日，山西省人民政府办公厅印发山西省“十一五”铁路规划，规划新建运城至三门峡铁路。
2009年2月20日，运城至三门峡铁路被列为山西省2009年重点工程项目。
2009年12月7日，国家发改委批准新建运城至三门峡铁路项目建议书。
2010年4月19日，运城至三门峡铁路被列为山西省2010年重点工程项目。
2010年10月22日，国家环保部批复关于新建铁路运城至三门峡铁路环境影响报告书。
2011年3月02日，新建运城至三门峡铁路可研报告评估会在运城市召开。
2011年5月16日，运城至三门峡铁路被列为山西省2011年重点工程项目。
2012年03月31日，国家发改委批准蒙西至华中地区铁路煤运通道工程项目建议书，将已批复项目建议书的运城至三门峡铁路纳入该通道统筹建设。
2012年5月9日，运城至三门峡快速运输通道和三门峡黄河公铁两用大桥及连接线被列为山西省2012年重点工程项目。
2012年10月25日，山西省人民政府印发《山西省土地利用总体规划（2006－2020年）》，运城--三门峡铁路项目是全省交通基础设施重点建设工程。
2014年6月16日，国家环保部批复关于新建蒙西至华中地区铁路煤运通道工程环境影响报告书。
2015年5月1日，蒙华铁路全线重点控制性工程——中条山隧道开工。
2015年12月6日，三门峡黄河公铁两用大桥（蒙华铁路、运三铁路及运三高速公路共用）正式开工。
2016年8月23日，山西省人民政府印发山西省“十三五”综合交通运输体系规划，运城至三门峡铁路列为铁路重点项目。
建设意义本项目的建设将使区域内的交通基础设施建设取得突破性进展，有助于构筑和完善两市间各种运输方式有机结合、畅通便捷的综合运输体系，进而加强两市的经济联系、促进地区经济快速发展。尤其是，有利于促进豫晋陕“黄河金三角”区域协调发展综合试验区经济、政治、文化、旅游等大发展，并与中原经济区实现对接，进一步确立运城“黄河金三角”区域中心城市地位。
