绵遂渝铁路的路线主要分为三段：绵阳至遂宁段、遂宁至渝中段和渝中至渝北段，全线全长约370公里。具体路线如下：
绵阳至遂宁段：绵阳—百色—达州—遂宁
渝中至渝北段：重庆渝中—荣昌—永川—重庆北碚—重庆大足—重庆涪陵—重庆梁平—重庆丰都—重庆彭水—重庆璧山—重庆黔江—重庆云阳—重庆綦江—重庆酉阳—重庆南川—重庆万州—重庆武隆—重庆忠县—重庆垫江—重庆大渡口—重庆江北—重庆渝北。
绵遂内铁路绵阳站的接轨方案主要是利用原有的绵阳客运站为站址，按照高速铁路标准进行改造和扩建，与现有的绵阳市轨道交通1号线、2号线和3号线相衔接，形成快捷、便利的城市公共交通网络。
在统一规划下，合理布局站场设施、调度系统和信号通讯系统，提高铁路列车进出站的效率和安全性，既满足了城市快速交通的需求，也促进了本地经济的发展。