佛肇段：
线路起自贵广线的佛山西站，城际站设在佛山西站下面，从佛山西站西行出地面后沿兴业路南侧高架行走，沿兴业路折向西北后跨广三高速至桃源路，沿桃源路中央绿化带高架西行，跨西南涌后南折，在广三高速三水出口附近下穿广三高速，向西继续入地沿张边路穿越三水城区，穿广肇高速公路、广茂铁路、321 国道后出地，沿 321 国道北侧至三水二桥，向北跨三水二桥和广三铁路，靠近在建的广贺高速后沿其南侧跨越北江，进入肇庆境内，跨北江后在广贺高速公路南侧设大旺站，再沿广贺高速北上，至四会规划的商业大道后沿其西行，跨越在建的江肇高速后折向西南，跨四会大道后设四会站，向西南跨绥江、广茂铁路、321 国道至贵广铁路的肇庆北站，跨越肇庆北站后沿规划的科技大道中间高架至鼎湖，穿羚山隧道至大冲，再沿星湖大道中间高架至终点站肇庆。线路全长 84.52km 。
广佛段：
从佛山西站广佛肇城际场往东，通过佛肇-南广联络线借道南广铁路，往东位于三眼桥处，通过贵广南广高铁L1、L2联络线接入广茂铁路，其中L1线起点于佛山大沥三眼桥站西头南广高铁L1号道岔，东与广茂上行联络线1号道岔相连接，L2线起点于三眼桥站西头南广铁路L2号道岔，东与广茂线21号道岔相连接。
通过广茂铁路广州段改造，引入广州站。并利用江村通勤车使用的第8站台、改造第九站台，使之使用广佛肇城轨，并在广州站设置单独候车区。
