京张高铁全线设北京北、清河、沙河(不办理客运)、昌平、八达岭长城、东花园北、怀来、下花园北、宣化北、张家口10座车站，线路全长174公里，铁路最高设计时速350公里。
千讯咨询发布的《中国铁路市场前景调查分析报告》显示，崇礼铁路同步通车。崇礼铁路是京张高铁的支线铁路，规划进一步延伸至内蒙古锡林浩特，将服务于张家口崇礼区居民出行、旅游资源开发和2022年北京冬奥会赛事。该铁路自京张高铁下花园北站引出，至崇礼区太子城奥运村，设太子城站，线路全长53公里，设计时速250公里。
京张高铁通车后，张家口至北京最快运行时间将由3小时7分钟压缩至47分钟(至清河站)。呼和浩特至北京也将由9小时15分压缩至最快2小时9分钟，大同至北京最快1小时42分钟可达。列车是按照“平赛结合”的理念进行设计的，即包含标准配置和奥运配置两种。
其中，标准配置能更好适应山区、高寒地区运行，而奥运配置则在标准配置的基础上进一步增加了部分功能，以满足奥运期间的需求，如设置了能够进行新闻转播、观看赛事直播的媒体车厢，针对运动员、滑雪爱好者的需要设计了放置滑雪板的空间等。
此外，作为中国第一条智能化高铁线路，京张高铁在行车、服务、维修三方面都进行了智能化升级，如实现了自动驾驶、智能行车。与此同时，京张高铁开通后试点刷脸进站功能。旅客只要在12306客户端进行了实名刷脸认证，就可以直接刷脸进站。
京张高铁在售票方式上采用电子客票，旅客不需要持票进站，凭有效身份证件、12306动态二维码进站。在京张高铁沿线各站中，还首次配备了票务综合机，可以实现售、取、改、退及公安制证多项功能，真正实现全自助。