延安至榆林至鄂尔多斯高铁线路自西延高铁终点站延安站贯通引出，向北依次经延安市宝塔区、延川县，榆林市清涧县、绥德县、米脂县、横山区、榆阳区和神木市，鄂尔多斯伊金霍洛旗，引入鄂尔多斯站至项目终点。

新设延安新区、延川、清涧北、绥德西、米脂北、榆林南、红碱淖站7座高铁站，新建线路长度389.84公里，其中陕西段336.54公里（延安市境内79公里，榆林市境内257.54公里），内蒙段53.3公里。设计速度350公里/小时，总投资约638亿元。