尽管成昆铁路在2000年完成电气化铁路改造，但由于目前的运力早已超过负荷，未来更有可能严重影响和制约四川成都、攀枝花等地经济发展，所以建设成昆铁路复线势在必行。

成昆铁路1970年建成的成昆铁路是西南地区的铁路大动脉，但由于当时受经济条件所限，铁路的设计建设标准偏低，目前仍是单线双向通行。所以随着400万吨攀钢西昌钒钛基地项目的建设和独特旅游资源的开发，铁路运力已远远不能满足攀西地区客、货运输的需要。此外，由于成昆铁路所经地区地质条件恶劣，滑坡、泥石流等地质灾害时有发生。一旦发生灾害或事故，成昆铁路沿线客货运将陷入瘫痪。

根据规划，成昆铁路复线分为成都至峨眉段、峨眉至米易段、米易至攀枝花段、永仁至广通段、广通至昆明段共五个区段，复线线路全长737公里，其中四川境内532公里，云南境内205。

成都至峨眉段于2013年底实质性开工建设，自既有成昆线成都南站（不含）向南，经新津、彭山、思蒙、夹江后跨青衣江至峨眉站沿既有线增建第二线，局部地段线路双绕，正线长度约100km，线路桥隧比约15%，最小曲线半经：一般地段2000米，困难地段1600米；限制坡度：6‰；到发线有效长度：850米；牵引种类：电力；牵引质量：4000吨；闭塞类型：自动闭塞。速度目标值160公里/小时（预留200公里/小时），为国家I级电气化铁路，计划工期：三年。计划于2016年底建成通车。

峨眉至米易段是全线建设难度最大的路段。2013年09月12日，国家发展改革委正式批复成昆铁路峨眉至米易段扩能工程项目建议书。线路起自峨眉站，经燕岗、乐山市沙湾、峨边、金口河，进入凉山州甘洛、越西、喜德至西昌南，经德昌至攀枝花市米易县，与成昆铁路米易至攀枝花段扩能工程贯通。暂按峨眉至西昌南段新建双线、西昌南至米易段增建二线方案。新建正线约391km。铁路等级为国铁I级，其他具体技术标准在可行性研究阶段论证确定。投资预估算总额408.8亿元。

攀枝花至米易段项目新建双线自攀枝花市米易县引出，经米易县、盐边县、仁和区、至云南省永仁县，线路正线全长93.844公里，含米易及攀枝花地区相关工程，既有成昆铁路攀枝花（不含）至迤资（含）（K747+500～K760+500）整治。标准为国家I级新建双线。工程总投资约140亿元，建设总工期5.5年。计划于2019年建成通车。2013年3月初，原铁道部对成昆铁路米易至攀枝花段扩能改造工程初步设计方案（修编）中涉及到的铁路正线、货运联络线、车站站场等事项进行了最后的审查。攀枝花正线从丙谷东至川滇省界，货运联络线选取“金江―普达”方案，该方案自既有成昆铁路攀枝花站昆明端引出后，折向西，穿保安营1号隧道后在市五十一小学附近，分上、下行引入正线普达越行站，上、下行联络线合计16.6公里。攀枝花南站站房规模按照地级市二级车站标准8000平方米修建。

永仁至广通段属于成昆线南端的一部分，起于云南省永仁县境内的川、滇省界处，向南经永仁县、元谋县，至禄丰县大树村站，止于广通镇。本段新建正线长92.009km，元谋西改建既有线2.508km，大树村（不含）至甸尾（含）线路长28.430km，甸尾至广通北上行线线路长2.313km，甸尾至广通北下行线线路长0.445km。永仁至甸尾速度目标值160km/h，甸尾至广通北及既有线改建速度目标值80km/h。工程设计为国家I级电气化双线铁路，速度目标值160km/h；全段新建车站4个（永仁、新康、元谋西、大树村），改建车站2个（甸尾、广通北）。主要技术标准为：铁路属于国铁I级铁路，正线数目为双线，路段旅客列车设计行车速度为160km/h，最小曲线半径在一般地段为2000m，困难地段为1600m，最大坡度为6‰，加力坡为13‰，车站的到发线有效长度为850m，双机地段为880m，为自动闭塞类型。云南省境内的永（仁）广（通）铁路段已于2013年12月18日开工。

广通至昆明段的成昆铁路扩能改造工程简称广昆复线，于2007年10月18日开工建设，东起昆明，西至广通，全长106.3公里，途径安宁、禄丰，全线隧道18座、桥梁32座，速度目标值160公里/小时(预留200公里/小时)，为国家Ⅰ级电气化铁路。新建的广昆铁路复线沿线地质复杂，穿越多条断层，安全风险大，工程施工艰难。自２００７年１０月１８日开工以来，施工人员克服断层、涌水、坍塌等困难，用６年时间打通全线控制性工程长１３１８７米的秀宁隧道。施工人员日夜奋战７个多月，完成广昆铁路复线２９座桥梁的铺架任务，为广昆铁路复线今年开通运营创造了条件。广昆铁路复线东端通过昆明枢纽与既有的沪昆、南昆、昆玉铁路相接，西至成昆铁路广通北站与广（通）大（理）铁路、大（理）丽（江）铁路、大（理）瑞（丽）铁路相通，是泛亚铁路西线的重要组成部分。新建的广昆铁路复线对完善云南铁路交通网布局具有重要意义，广昆铁路复线开通运营后将提高成昆铁路广通至昆明的运输能力，有效缓解云南西部运力紧张的矛盾。2013年 27日18时36分，伴随着汽笛的长鸣，22720次货物列车从读书铺站驶出向广通北站驶去，标志着经过建设者6年的艰苦奋战，成昆铁路扩能改造工程——广昆复线正式开通运营。

成昆铁路扩能改造工程全线计划于2020年前建成。工程竣工后，成都到西昌2.5小时，到攀枝花3小时，到昆明也只需要5个小时，较目前成都到昆明最快需18小时缩短13小时。成昆铁路复线建成后，老成昆线将主要承担货运功能。成昆复线将形成四川南向出川的重要通道，此外还南连贵昆铁路，直接到达广西沿海，与东南亚铁路接轨，成为四川、云南与东盟国家物资交流的重要通道。