鐵路煤炭運輸，一直是晉煤外運的主通道，近年運量則可占到全省煤炭外運總量的70%～80%。同時太原鐵路局管轄內的14條鐵路干線，也承擔著陜北、蒙中等鄰近地區的部分煤炭外運任務。
山西的鐵路煤炭運輸通道，主要由太原鐵路局管內14條干線鐵路、12條支線鐵路及大同、太原、侯馬三個鐵路樞紐組成。從地域上又可分為北部通道、中部通道、南部通道及縱貫山西全省的同蒲線幾大部分，大體呈一個“豐”字型框架。
北部通道
由大秦、豐沙大、京原、神朔黃幾條干線為主。主運動力煤，將晉北、陜北、神東幾大煤炭主產區的煤炭運往京津冀、東北、華東、秦皇島、黃驊港等地。
中部通道
由石太線、邯長線兩條干線為主。太中銀鐵路建成后通過太原南站連通石太線，成為又一條干線通道。中部通道以運輸焦煤和無煙煤為主，主運晉東、晉中一帶的煤炭到華東、中南、青島港等地。2011年太中銀通車后，呂梁地區煤炭也可由此東輸。
南部通道
主運焦煤、肥煤及無煙煤，由太焦、侯月、侯西線組成，連通晉南、晉東南與此中原地區，其中太焦、候月線有部分在鄭州局管內。
南、北同蒲線
南、北同蒲線貫通上述三大通道，承擔了煤炭集運功能。
大同鐵路樞紐連通北同蒲、大秦等幾條重要干線，有大西、湖東兩個編組站。太原鐵路樞紐連通石太、太中銀、邯長幾條干線，有太北、榆次兩個編組站。南同蒲鐵路中部還有侯北編組站，連通侯月等干線組成侯馬樞紐。
在干線鐵路外，山西省地方鐵路公司修建的神河線、寧靜線、武墨線、孝柳線等鐵路，也是山西煤炭運輸重要通道，和干線鐵路共同組成煤炭運輸網絡。
不過在實際的煤炭外運量上，三大通道卻并不平衡，大秦線一條線路，其年運量即占全部鐵路煤炭運量七成左右。通過南同蒲、北同蒲鐵路匯集、通過大秦線運到秦皇島，成為山西煤炭運輸主通道中的主通道。
