1986年5月1日开工建设。是神华集团的第一条铁路。1989年3月10日开通试运行。原设计建成包头万水泉站至神木县大柳塔站，正线全长170.15公里，为单线铁路，原设计年货运550万吨，远期1400万吨，[[蒸汽机车]]牵引。现以神木站为包神铁路南端，与神延铁路接轨，正线全长192千米，其中复线区段59.38千米，设18座车站，其中14座车站设有专用线共计32条（包神公司代管）总长166千米。2013年10月[[包西铁路]]东胜西站开通 <ref>[http://www.gtcm.org.cn/bencandy.php?fid=95&id=63026 包西铁路东胜西站通车 ]，国铁传媒网，2013-10-11</ref> 后无旅客列车经由包神铁路，仅剩包神公司内部通勤列车1对。2001年货运首次破千万吨，达1258万吨。2002年蒸汽机车牵引全部改为[[内燃机车]]牵引。2008年至2010年完成全线[[电气化]]改造，全线60kg/m钢轨换铺无缝线路改造，全线站场到发线延长至1050米，东胜至瓷窑湾区段复线化。2011年货运14372万吨。。

包神铁路北起京包、包兰线上的万水泉站，向南经鄂尔多斯市（东胜区）至陕西省神木县大柳塔镇，正线全长172公里，是神府东胜煤田煤炭外运的北线通道，也是神华集团第一条自备铁路。其中，以东胜为中心向南为双线半自动闭塞，机车交路全长64公里：向北为单线半自动闭塞，机车交路全长96公里、线路限速80km/h、最大限制坡道9‰、机车牵引辆数51（辆）——75（辆）不等，[[车辆]]类型以C80为主，牵引总重5100吨至7500[[吨]]，无固定牵引定数；南段全线采用双机或三机牵引（4‰—9‰上坡），北段全线采用单机牵引（4‰—9‰下坡） <ref>[http://www.peoplerail.com/rail/show-1811-82150-1.html 中铁电化局承建包神铁路东巴段交付使用 ]，人民铁道网，2010-8-16</ref> 。