集二鐵路全線都在內蒙古自治區境內，起自京包鐵路集寧南站，終到中蒙邊境的二連浩特口岸，全長336公裏。目前為非電氣化鐵路，集寧南至賁紅區段為復線，賁紅至二連區段為單線。
二連浩特口岸
二連浩特-紮門烏德口岸位於內蒙古錫林郭勒盟二連浩特市與蒙古國東戈壁省紮門烏德市之間，357號界碑處，中方的集二鐵路與蒙方的蒙古縱貫鐵路通過該口岸相連接。“紮門烏德”蒙語意為“道路之門”；“二連浩特”這個名字與部隊無關，在蒙語中，“二連”意為“海市蜃樓”，“浩特”意為“聚居地”。二連站是中國境內最後壹個車站，有寬軌52條、準軌65條，擁有亞洲最大的散堆裝貨場和換輪庫。截至2019年底，僅經二連浩特鐵路口岸出入境的中歐班列就超過3000列。
二連浩特口岸有多對國際旅客列車，有每周壹趟的北京經烏蘭巴托至莫斯科的K3/4次，北京至烏蘭巴托K23/4次列車，呼和浩特至烏蘭巴托的4653/4次列車，以及每周兩趟的二連浩特至紮門烏德的681/5次列車， 旅遊 旺季還會加開列車。K3/4次國際列車大名鼎鼎，1959年6月4日起開行，是繼走滿洲裏口岸出入境的K19/20次列車後北京與莫斯科間第二趟國際列車，連接中蒙俄三國首都，全程7819公裏，比後者運行裏程縮短1141公裏，被譽為“中華第壹車”。
寬軌與換輪
中國人常稱蒙古國為“外蒙古”，以與內蒙古相區別。外蒙古原先也是中國領土，清朝宣統三年，即公元1911年底，外蒙古在沙俄的支持下宣布獨立，此時正值辛亥革命期間，清政府覆亡在即，自顧不暇。1917年，俄國爆發十月革命，沙皇政權被推翻，蘇維埃政權建立，資產階級與舊貴族在西方列強的支持下組成白軍，與紅軍展開持續四年的蘇俄內戰。1919年，北洋政府派徐樹錚將軍率軍收復了外蒙古。但1921年，俄國白軍羅曼?馮?恩琴男爵率領所謂“亞洲騎兵師”攻占外蒙古，隨後蘇聯紅軍以“清剿白軍”為名侵入外蒙古。1922年，蘇俄內戰結束，白軍被剿滅，但蘇軍並未撤出蒙古，還借機吞並了原屬中國的唐努烏梁海地區，成為今天的俄羅斯圖瓦***和國。1924年底，蘇聯扶持的蒙古人民黨宣布成立蒙古人民***和國，定都庫倫，改名“烏蘭巴托”，允許蘇聯駐軍。1946年，在蘇聯的威逼下，國民政府只得承認外蒙古獨立。
新中國成立後，與蘇聯和蒙古國同屬 社會 主義陣營。1952年9月15日，中蘇蒙三國政府簽訂了關於修建集寧至烏蘭巴托鐵路並開辦三國之間鐵路聯運的協定。蒙古縱貫鐵路，從蘇蒙邊境的蘇赫巴托經烏蘭巴托至中蒙邊境的紮門烏德，全長1879公裏，自北向南穿過整個蒙古國，時至今日，它也是蒙古國僅有的鐵路幹線。1947年，蘇聯就開始著手建造連通蒙古國的鐵路，從西伯利亞大鐵路烏蘭烏德站引出，1950年鋪軌至烏蘭巴托。三國協定簽署後，鐵路開始從烏蘭巴托南延，1955年修至中蒙邊境。中國方面，1953年5 月集二鐵路開工，1955年12月1 日竣工，1956年1月3日在中蒙邊境舉行了兩國鐵路接軌典禮。1月4日，中蘇蒙三國政府發表聯合公報，宣布三國鐵路接軌。
因中蘇兩國軌距不同，且蘇聯鐵路是靠右行駛的，中國則靠左行駛。為方便國際列車的開行，集二鐵路與蒙古縱貫鐵路均采用1520毫米的俄式寬軌並全部靠右行駛，集二鐵路也就成了中國唯壹壹條寬軌也是唯壹壹條右行的鐵路，此舉凸顯出蘇聯“老大哥”的強勢地位。集寧南站設有換輪庫，國際列車在這裏將寬軌轉向架換為準軌。
社會 主義陣營雖然表面團結，實際上內部矛盾重重。20世紀50年代初，考慮到中蘇同屬 社會 主義陣營，駐蒙蘇軍壹度撤離。但60年代，中蘇交惡，曾經的“同誌加兄弟”反目成仇。1962年起，蘇軍重返蒙古國，至1965年，實際上已形成了對蒙古國的軍事占領。駐蒙蘇軍和技術人員超過15萬，超過當時蒙古國總人口的十分之壹，蒙古國實際成了蘇聯的“第十六個加盟***和國”。直至1992年蘇聯解體後，才撤出蒙古國境內所有軍隊。
為防止蘇聯以蒙古國為橋頭堡進犯中國，尤其是沿著集二鐵路長驅直入。1965年10月，時任中國國防委員會副主席的羅瑞卿大將下令將集二鐵路由寬軌改為準軌，換輪庫也移至中蒙邊境的二連浩特。蘇聯也針鋒相對，弄出壹批“寬軌-準軌通用轉向架”，改造方案充滿“毛子”得“簡單暴力”，因準軌與俄式寬軌僅相差約8厘米，“通用轉向架”內側輪沿之間為準軌軌距，踏面做的特別寬，能夠架在寬軌上，勉強實現了“兼容”。
增設鐵路口岸
中蒙邊境線長達4710公裏，是中國所有鄰國中最長的。但近70年間，二連浩特口岸都是中蒙之間唯壹的鐵路口岸。2004年，兩國達成《中華人民***和國政府和蒙古國政府關於中蒙邊境口岸及其管理制度的協定》，計劃增建策克-西伯庫倫、甘其毛都-嘎順蘇海圖、珠恩嘎達布其-畢其格圖3個鐵路口岸。
策克-西伯庫倫口岸位於內蒙古阿拉善盟額濟納旗與蒙古國南戈壁省之間，572號界碑處，設立該口岸的目的是為了開發蒙古國境內距國境不到50公裏的那林蘇海特煤田，2005年開通公路口岸。2007年，酒泉鋼鐵集團投資修建的嘉策鐵路建成通車，嘉策鐵路南起甘肅省嘉峪關市酒鋼廠區，北抵策克口岸，全長452公裏，由酒鋼集團管理運營，為單線非電氣化鐵路。2010年，東起內蒙古巴彥淖爾市臨河區，西至策克口岸，全長768公裏的臨策鐵路開通。同樣為單線非電氣化鐵路，由呼和浩特鐵路局所屬的臨策鐵路公司管轄。中國壹直有將鐵路通過策克口岸延伸進蒙古國的計劃，但壹直未能實施。
甘其毛都-嘎順蘇海圖口岸位於內蒙古巴彥淖爾市烏拉特中旗甘其毛都鎮和蒙古國南戈壁省嘎順蘇海圖鎮之間，703號界碑處，原稱“288口岸”，有公路相通，“甘其毛都”是蒙語“壹棵樹”之意。為開發並進口外蒙古的煤炭資源，2012年，自內蒙古包頭市萬水泉南站至甘其毛都口岸，全長367公裏的甘泉鐵路通車。甘泉線由神華集團管理運營，為單線電氣化鐵路。並計劃修建甘其毛都口岸至蒙古國塔溫陶勒蓋煤礦區，全長為267公裏的單線非電氣化鐵路，這段鐵路不與蒙古國境內其它鐵路相連，僅與中方鐵路對接，故采用準軌，目前多數區段都已鋪軌，計劃2022年中旬通車。
珠恩嘎達布其-畢其格圖口岸位於內蒙古錫林郭勒盟東烏珠穆沁旗與蒙古國蘇赫巴托省之間，1046號界碑處，已開通公路口岸。2014年7月，東起內蒙古霍林郭勒市通霍鐵路珠斯花站，西至珠恩嘎達布其站，全長358公裏的珠珠鐵路建成通車。珠珠線由沈陽鐵路局管轄，為單線非電氣化鐵路。中國計劃將鐵路過珠恩嘎達布其口岸北延，經蒙古國喬巴山與俄羅斯西伯利亞大鐵路相連接，目前僅有初步計劃。