沈阳站位于沈阳市和平区胜利南街，隶属中国铁路沈阳局集团有限公司，为哈大高铁、沈大铁路、沈山铁路枢纽站。沈阳南站位于沈阳市浑南区新运河路，隶属中国铁路沈阳局集团有限公司，为哈大高铁、沈丹高铁、京沈高铁枢纽站。
沈阳站至沈阳南站高铁经由哈大铁路沈大段，线路长度16.3公里。哈大高铁于2012年12月1日开通运营，设计速度350公里/小时，初期运营速度300公里/小时。沈阳站至沈阳南站高铁运行时间最短为10分钟，最长不超过25分钟。
运行时间差异由停站次数与列车等级决定。直达车次运行时间为10分钟，停靠中途站车次运行时间增加。2016年1月10日沈阳铁路局调整运行图，沈阳站至沈阳南站高铁增加4列动车组。2021年4月10日全国铁路运行图调整，沈阳站至沈阳南站高铁每日开行列车24列。
沈阳站至沈阳南站高铁使用CRH5型动车组，8节编组。二等座票价5元，一等座票价8元。沈阳南站设16台32线，站房建筑面积25万平方米。沈阳站设10台19线，站房建筑面积12万平方米。
2018年12月29日沈阳南站正式办理客运业务，沈阳站至沈阳南站高铁车次同步增加。2023年7月沈阳铁路局公布数据，沈阳站至沈阳南站高铁日均发送旅客1.2万人次。最小行车间隔15分钟，日均开行密度32列。
轨道采用60kg/m钢轨，无缝线路铺设率100%。接触网电压25kV，牵引变电所距沈阳站7.2公里。信号系统采用CTCS-3级列控，闭塞方式为移动闭塞。
