Пролегает по территории Донецкой и Луганской, частично Днепропетровской, Запорожской и Харьковской областей Украины и Ростовской области. Управление дороги в Донецке. В состав дороги входят отделения: Ясиноватское, Краснолиманское, Попаснянское, Луганское, Дебальцевское и Иловайское. Граничит с рядом дорог: Южной (ст. Сватово, Букино, Лозовая и Старобельск), Приднепровской (ст. Чаплино, Камыш-Заря), Северо-Кавказской (ст. Ольховая, Изварино, Красная Могила, Несветай, Марцево). Эксплуатационная длина дороги (1991) - 2902,7 км. Дорога связывает в единый транспортный конвейер Донбасс с Приднепровьем, центральные районы России и Украину с Кавказом и Поволжьем. На юге Донецкая железная дорога имеет выход к Азовскому морю через Мариупольский морской порт. В пределах дороги расположены свыше 100 углепогрузочных станций и крупнейшие на сети сортировочные станции, на которых формируются угольные маршруты, в т. ч. ст. Дебальцево, Ясиноватая, Красноармейск, Попасная, Красный Лиман, Волноваха.
      Ряд участков Донецкой железной дороги являются старейшими на железнодорожной сети. Линия Лозовая (Харьков) - Марцево (Ростов-на-Дону) сдана в эксплуатацию в 1869, линии Должанская - Дебальцево - Никитовка, Дебальцево - Попасная - Славянск, Дебальцево - Родаково - Луганск - в 1878, Мариуполь - Доля - Ясиноватая - в 1872-82, Чаплино - Красноармейское - Ясиноватая - в 1884, Красный Лиман - Родаково - Лихая - в 1911-1916. Новое железнодорожное строительствово в районах Донбасса осуществлялось в 1921 на линии Луганск - Лутугино, в 1935 - Красноармейское - Доброполье, в 1940 - Старобельск (от Валуек) - Кондрашевская и в 1941 - Кондрашевская - Должанская.
      Железная дорога в Донбассе является основным видом транспорта, по густоте сети не имеет себе равных в мире. Дорога обслуживает более 1150 предприятий (в Донецкой и Луганской областях - 94%, остальные - в Харьковской, Днепропетровской, Запорожской, Ростовской областях), в т. ч. угольные шахты, металлургические, коксохимические и трубные, машиностроительные и станкостроительные заводы, обогатительные фабрики, заводы горного оборудования, металлоконструкций и металлоизделий, сотни предприятий химической, легкой, пищевой и других отраслей промышленности, предприятий по добыче и производству строительных материалов, химических и минеральных удобрений, ряд сельскохозяйственных предприятий. По отправлению каменного угля Донецкая железная дорога занимает 1-е место на железнодорожной сети. Примыкающие к дороге предприятия имеют развитую сеть подъездных путей (св. 7,5 тыс. км), протяжённость которых в 2,6 раза превышает эксплуатационную длину дороги. В конце 80-х годов на них осуществлялось свыше 94% грузовой работы. Грузонапряжённость на Донецкой железной дороге в 1,4 раза выше среднесетевой. Наряду с развитием дороги за счёт капиталовложений проводится большая работа по использованию высокопроизводительных методов погрузки, уплотнённого размещения грузов и другое. На дороге машинист депо Славянск П. Ф. Кривонос первым на сети осуществил в 1935 скоростное вождение поездов повышенной массы.
      На Донецкой железной дороге введена структура диспетчерского управления с Дорожным центром в Донецке и районами управления, объединяющими станции Ясиноватского и бывшего Мариупольского отделений дороги (с 1988), станции Иловайского и Краснолиманского отделений дороги (с 1991). В помещениях районов управления находятся табло коллективного пользования, размещены рабочие места поездных диспетчеров, вагонораспределителей, локомотивных диспетчеров, операторов. Для отображения поездного положения на дороге работает автоматизированная система оперативного управления перевозками. Управление движением поездов обеспечивает система контроля диспетчерского управления, действующая на основе автоматического съёма информации с устройств автоматики. Собранная и обработанная с применением ЭВМ информация позволяет осуществлять объективный контроль за поездной ситуацией на управляемом участке.
      В старейшем на сети железнодорожном локомотивном депо Красный Лиман внедрены крупноагрегатный метод периодического ремонта, прогрессивная поточная технология ремонта тяговых двигателей, созданы комплексы по "оздоровлению" узлов и агрегатов локомотивов на поточных линиях и механизированных позициях (уровень механизации работ до 96%). В 1991 в депо осуществляется заводской ремонт электровозов по прогрессивной технологии. На станции внедрена автоматизированная сортировочная горка, оборудованная комплексом микропроцессорной техники; действует локальный информационно-управляющий комплекс; введена в эксплуатацию АСУ сортировочными станциями. Аналогичные системы работают на ст. Дебальпево, Ясиноватая, Волноваха. Вагонное депо Красноармейск - одно из первых на сети высокомеханизированных предприятий с поточным методом ремонта полувагонов. На Донецкой железной дороге разработана вагоноремонтная машина "Донбасс", успешно применяемая на пунктах подготовки вагонов к погрузке на всей сети железных дорог. В 1988 на базе вагонного депо Мариуполь организован ремонт пассажирских вагонов. Коллектив Артёмовской дистанции сигнализации и связи первым на железнодорожной сети внедрил индустриальный метод обслуживания и ремонта устройств автоматики, телемеханики и связи, надёжность которых повышена в 2,5 раза.
      В 1966 дорога награждена орденом Ленина.