三茂铁路建于1958-1961年、1977-1991年。三水至云浮腰古镇段的91公里路轨于1983年建成，三茂铁路全线于1991年建成，1991年5月3日正式投入营运，全程单线铁路。现时全线尚未电气化，所有列车均由柴油机车牵引。