2018年9月20日，敦煌站首发动车组列车，兰新高速铁路与敦煌铁路成功连接，中国国内第一次实现高速铁路连接普速铁路。

2018年12月以来，铁路部门多次监测到兰新高速铁路张家庄隧道所在山体发生变形，为防控张家庄隧道运营安全风险，铁路部门安排兰州至西宁区间动车组通过兰青铁路绕行。

2019年7月10日，兰新高速铁路乌鲁木齐至哈密段实现时速250公里运营。

2020年10月11日，兰新高速铁路兰州至西宁段正式恢复运行。

2021年12月5日，兰新高速铁路山丹马场站正式通车运营，成为中国首个在高寒高海拔地区既有高铁营业线上增建的客运站。

2022年以来，铁路部门组织开展了兰新高速铁路兰州至西宁段线路整治和提质改造工程；同时，对西宁至张掖段实施滑坡灾害治理工程。2022年3月24日，张家庄隧道绕避改线工程正式开工建设，兰新高速铁路复旧整治工程全面启动，兰新高速铁路兰州至西宁段提质达速工程同步实施；9月15日，兰州西至乌鲁木齐高铁列车逐步恢复开行，兰新高速铁路全面恢复运行；9月17日，因受青海省西宁市城北区九家湾东山发生山体滑坡影响，西宁至大通西区间的二十里铺特大桥桥面发生变化，暂不具备通车条件，最早可购买9月24日兰州西站发往乌鲁木齐的高铁车票。

2023年5月起，铁路部门组织了实施整治和提质改造工程后的兰新高速铁路兰州至西宁至张掖段各专业设备的联调联试、检测验收和安全评估。结果表明，该区段满足高速铁路安全稳定运营要求，其中兰州至西宁段满足高标运营要求；7月1日起，兰新高速铁路全线恢复售票，兰新高速铁路兰州至西宁段实现时速250公里运营。

兰新高速铁路全线共设22个办理客运业务的车站，其中，甘肃段10个、青海段6个、新疆段6个，分别为兰州西站、民和南站、海东站、海东西站、西宁站、大通西站、门源站、山丹马场站、民乐站、张掖西站、临泽南站、高台南站、清水北站、酒泉南站、嘉峪关南站、玉门站、柳园南站、哈密站、吐哈站、鄯善北站、吐鲁番北站、乌鲁木齐南站、乌鲁木齐站。

兰新高速铁路横跨甘肃、青海、新疆3省区，线路全线长1775.779千米，其中，甘肃段全长798.933千米，青海段全长266.923千米，新疆段全长709.923千米，全线共设22个办理客运业务的站点。兰新高速铁路东起甘肃省兰州西站，途经青海省西宁市，甘肃省张掖市、酒泉市、嘉峪关市，新疆维吾尔自治区哈密市、吐鲁番市，最终引入新疆维吾尔自治区乌鲁木齐站。

2014年9月5日上午8时30分，D8801次CRH5型动车组准时驶出哈密站，开始了兰新高速铁路哈密至乌鲁木齐南间第一趟试运行任务，兰新高速铁路新疆段正式进入试运行阶段；11月16日，兰新高速铁路新疆段正式开通运营；12月26日，兰新高速铁路全线开通运营。兰新高速铁路开通初期开行D字头列车4对，其中，11月16日首发日开行动车3对，11月17日开行4对动车。

2016年1月18日上午，兰新高速铁路青海民和至乐都区间张家庄隧道发生地质灾害，发往青海西宁、甘肃嘉峪关、新疆乌鲁木齐方向的高铁列车全部停运。5月1日起，青海境内张家庄隧道恢复通车，兰新高速铁路恢复基本列车运行图。

2017年9月21日起，兰新高速铁路实行新的列车运行图，因兰新高速铁路甘青段施工影响，兰州（西）～乌鲁木齐调整为4对、兰州西（兰州）～嘉峪关南（玉门）间10对、兰州西～西宁间动车9.5对，并且兰州～嘉峪关/乌鲁木齐～哈密间春运期间动车组重连运行。部分跨局列车运行区段、站点、车次、车型也进行了调整。

2022年9月17日，因受2022年9月15日青海省西宁市城北区九家湾东山发生山体滑坡影响，为确保列车运行安全，兰新高速铁路经停西宁开往张掖西、嘉峪关、玉门、乌鲁木齐方向的列车停运，其他方向开行列车不受影响。

2023年7月1日，兰新高铁兰州至西宁段实现时速250公里高标运营，西宁至张掖段同步恢复运营，兰新高速铁路全线恢复售票。

2014年11月16日，兰新高速铁路新疆段开通运营，共有3700余名旅客乘坐首日动车组列车。

2015年12月26日，兰新高速铁路全线开通运行1周年，兰州铁路局管段发送旅客418万人次，日均发送旅客11453人次，单日发送旅客最高纪录13483人次。

2017年4月28日，兰新高速铁路新疆段各车站单日发送旅客达10078人次，首次超过1万人次；2017年上半年，兰新高速铁路新疆段各车站发送旅客超过210万人次。

2017年12月26日，兰新高速铁路全线开通运营3周年，中国铁路兰州局集团有限公司管段3年共发送旅客1383万人次，日均发送旅客1.3万人次。

2024年6月，兰新高铁旅客发送量大幅增长，2023年发送旅客2128万人次，较开通之初的2015年增长99.1%。截至2024年6月，累计发送旅客已突破1.4亿人次，仅兰州西站共计发送旅客7495.3万人次。

兰新高速铁路先后采用CRH5A、CRH5G、CRH2G等型号的动车组列车。

2016年之前，兰新高速铁路主要运行的动车组列车为CRH5A、CRH5G型动车组列车，CRH5G型动车组车体使用耐严寒的材料，并优化转向架、给水卫生系统、空调系统、电气结构等，能更好地适应高寒环境，被称为“高寒战士”。

2016年之后，兰新高速铁路主要运行的动车组列车更换为CRH2G型动车组列车，CRH2G型动车组列车由中车青岛四方机车车辆股份有限公司自主研制，相比于CRH5型动车组列车，其耐高低温性能更加突出，CRH2G型动车组列车攻克了耐高寒、抗风沙、耐高温、适应高海拔、防紫外线老化五大技术难题，能同时经受±40℃的高寒高温、能在11级大风下安全运行、拥有3道“保护罩”防沙尘。2015年12月10日上午，CRH2G型动车组列车在新疆乌鲁木齐动车所亮相。

兰新高速铁路新疆段要途经4大风区。其中，“百里风区”、“三十里风区”的风力最为强劲，部分区段最大时速达60米/秒，相当于十七级风。为此，铁路建设部门在戈壁路段建设了钢筋混凝土挡风墙，在124座桥梁路段，安装了由不同尺寸的H形钢柱和开孔波形钢板组成的挡风屏，风力最为强劲的百里风区核心地带，在路基上拼装了一座长1.2公里的防风明洞。这些防风工程和技术的运用，保障了列车运行安全。

小峡湟水河特大桥设计为双线特大桥，全长1135.05米，是兰新高速铁路的重点控制工程。该桥的重难点是三联连续梁施工，分别跨109国道、湟水河、兰西高速公路、兰青铁路上下行线，是兰新高速铁路中地理位置最特殊的桥梁之一。

新疆哈密立交特大桥是兰新高速铁路重点控制性工程，全长19.287千米，共有桥孔584孔，是兰新高速铁路建设中最长的横跨大桥。2011年11月14日，兰新高速铁路新疆哈密立交特大桥百米跨连续梁浇筑完成，成功合龙。

祁连山2号隧道位于青海省门源县城以西60公里的祁连山高山区，隧道两头分别连接青海、甘肃两省。这一隧道全长9.49千米，最高海拔4345米，最大埋深超过800米，开挖断面达160平方米，截至2014年10月，是世界上海拔最高、建设标准最高和施工难度最大的高速铁路隧道，属Ⅰ级高风险隧道。2014年1月28日，祁连山2号隧道全线贯通。

达坂山隧道全长15918米，位于青海省大通县和门源县境内达坂山中高山区，海拔3000米至4200米，穿越达坂山主峰，是世界最长的高原高速铁路隧道。

2017年11月10日，由中铁五局机械化公司承建的兰新高速铁路西店村2#特大桥入选2016～2017年度中国国家优质工程奖。

2022年11月，兰新高速铁路入选“2022中国新时代100大建筑”名单。

兰新高速铁路与既有兰新铁路、陇海铁路、包兰铁路等铁路紧密衔接，形成辐射范围更广、服务人口更多的西部铁路运输网络。兰新高速铁路的建成运营大大提升中国与中亚、欧洲等地的铁路运输能力，有利于完善中国向西开放格局，为构建丝绸之路经济带大通道奠定坚实基础。（中国新闻网）

兰新高速铁路建成，新疆跨入高铁时代，缩短了新疆与其他省市区的时空距离。（中新网）

兰新高速铁路及兰新铁路（普速线）为甘肃、新疆两省区间铁路运输大动脉。（中国政府网）