中国高铁的技术创新源于客运和货运分工的选择，其目的在于提高铁路运输的总体效率。中国铁路网规划的主要思路之一就是在铁路运输繁忙通道修建第二双线，以便为实现客运高速化和货运重载化创造条件。2008 年版《中长期铁路网规划》调整方案中明确提出：“能力紧张的繁忙干线实现客货分线，经济发达的人口密集地区发展城际快速客运系统。”
客货分线运输是多线运输模式中的一种。在铁路客货运需求旺盛国家的主要经济走廊或人口稠密地区，为满足客货运量不断增长的需要，在同一运行方向或径路方向上，往往同时修建多条铁路，称为“多线铁路”。多线铁路在车站之间的区间内以四线（两条双线）为主，在枢纽（大型车站）地区甚至有四线以上的情况。客货分线运输也并不是绝对意义上的客货列车分开运行，而是将速度相近的列车安排在同一条线路上开行，从而提高线路的通过能力并降低建造成本。以比较常见的四线运输为例，其往往是将一条复线供较高速度的客运列车使用，而另一条复线供较低速度的客运列车和货运列车共同使用。另外，在六线及以上的大能力客货通道中，在实践中形成了 3 种线路类型，即客运专线、货运专线和客货共线。针对客货列车分线运行，德、法、英等国为提高铁路运输能力，在20世纪中期开始从运输能力及运输质量、工程投资、养护维修、施工、路网发展、运输组织等多方面对客货分线运输进行深入研究，综合分析客货分线运输的规律和特征，结论是运输量大的线路客货分线运输应成为发展方向。
当然，客运列车和货运列车所追求的目标及其对轨道的作用力是不同的。客运列车的首项要求是高速，而货运列车的首项要求是重载。由于列车的功能不同，列车对轨道的作用力也大相径庭，动力分散型高速动车组的轴重只有十几吨，而重载列车的轴重高达30吨。而工程结构或机械装置都是按照最大载荷（作用力）进行设计的，若钢轨和轨道都按客车的载荷设计，其强度（用来抵抗拉力和压力）和刚度（用来抵抗变形）就会不够；若都按货车载荷设计，其强度和刚度就会有冗余而造成浪费。
另外，线路曲线的外轨超高设置也很难同时兼顾追求高速的旅客列车和追求重载的货物列车。拐弯时列车会自然地向内侧（转弯半径向心方向）倾斜，速度越快，倾斜得越厉害，所以在线路拐弯处的外侧钢轨必须抬高，以提供拐弯时抵抗离心力所需的向心力。抬高外轨在技术上称为“曲线超高”。但适合高速列车拐弯的超高，低速列车通过时就有可能因超高过多而翻车。此外，列车速度不同，要求线路最小曲线半径也不同，列车速度越快，要求最小曲线半径越大，也就是要求线路越平直。
针对以上这些情况，在既有线提速的基础上，中国在部分繁忙通道上修建了双线或多线铁路。在规划高速铁路建设时，决定采用客货列车分线运输的组织方案。“客运专线”这一概念也就相应地登上历史舞台，进入了人们的视野。但并不是所有高速铁路都是客运专线（如部分高铁兼顾货运），也不是所有客运专线都是高速铁路（如部分城际铁路），两者之间有很大的交集。
客货列车分线运行后，高速铁路开行G、D字头列车，采用本线、跨线旅客列车共线的运输模式；既有干线则采取向“以货为主，兼顾客运”逐步过渡的运输模式。与客货共线运输模式相比，客货列车分线运输有如下优点：
（1）列车速度差异较小。实现不同速度等级的列车分线运行后，各线的列车运行速度差逐步缩小。客货共线运输，既有线有D字头动车组列车、直达特快、特快、快速、普通旅客列车，以及快运、普通货物、摘挂货物列车等多种列车，客货列车速度差较大。实施客货分线运输后，高速铁路开行高、中速列车；既有线上增加货物列车，逐步减少旅客列车且逐步降低其等级。
（2）充分利用运输能力。客货共线运输，客货列车速度差较大，同时旅客列车阶段性集中，运输能力损失严重。实施客货分线运输后，由于高速铁路分流既有线客流，同等级列车向同类条件线路集中，从而使高速铁路和既有线的运输能力均能充分利用。
（3）旅客列车速度大幅提高。既有线受限于线路技术标准，旅客列车提速有一定的限度，高速铁路建成后，可充分发挥其高速度、高密度、高舒适度的优势。(www.xing528.com)
（4）日常运输调度组织难度趋简。由于高速铁路和既有线上运行的列车速度差小、列车种类减少，日常运输调度组织难度减小，但高速铁路应急处置难度增加。
（5）运输安全性提高。客货分线运输，高速铁路开行高、中速旅客列车，既有线开行货物列车和低速普通旅客列车，相对于客货共线模式下的多列车种类、多速度等级，客货分线运输可降低风险，提高安全性和可靠性。
（6）有效提升服务质量。高速铁路承担通道内的大部分旅客运输，既有线承担的是全部货物运输和普速旅客运输，在提高运输能力的同时，能充分发挥高速铁路与既有线各自的优势，最大限度地满足旅客和货主多样化的运输需求。
高速铁路建成后的通道分工、客流细分和客流来源如下：
（1）通道分工：高速铁路承担通道内大部分旅客运输，既有干线主要开行货物列车，兼顾普速旅客列车。
（2）客流细分：高速铁路承担对旅行速度及舒适度要求较高的旅客运输，既有干线主要承担侧重于经济性的旅客运输，从而分别满足不同的需求。
（3）客流来源：高速铁路客源主要来自大部分既有铁路客流、部分航空客流、部分公路客流和诱增客流，既有干线客源主要来自既有铁路沿线客流和部分跨线长途客流。
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