进入21世纪，随着“十大铁路工程”的实施，陕西铁路建设驶入快车道。2004年1月，国务院批准《中长期铁路网规划》。2005年9月25日，作为首批获准建设的铁路工程之一，郑西客运专线开工建设。2010年2月6日10时50分，郑西客运专线首列G2004次“和谐号”动车组列车从西安火车站驶出，标志着陕西步入高速铁路的时代。
　　郑西客运专线，是我国中西部第一条高速铁路，也是世界上第一个在湿陷性黄土地区修建的时速350公里的高速铁路项目。郑西客运专线的建成，有效缓解了陇海铁路郑州至西安通道运输的紧张状况，满足了中西部地区日益增长的客货运输需求，有力促进了豫陕及周边地区经济社会发展，对深入推进西部大开发战略具有重要意义。
　　随着郑西客运专线的开通，陕西的交通格局发生变化。2011年1月11日，西安北站正式投用。2012年12月26日，京广高铁全线开通运营，与郑西高铁交汇成网。西安至北京、武汉、广州、长沙等多趟动车组列车随之开行。2013年12月28日，西宝高铁开通运营。2014年7月1日，大西高铁西安北至太原南段开通运营。
　　2016年9月10日，郑徐高铁开通运营。2017年7月9日，宝兰高铁开通运营，至此中国东西部高铁全线贯通。2017年12月6日，西成高铁全线开通运营。截至2018年年底，郑西、西兰、大西、西成高速铁路，在陕境内营业里程达到856公里，以西安为中心的米字形高铁网骨架已初步形成。作为新一代动车组“复兴号”的家族成员，“绿巨人”从2019年大规模上线投运以来一直备受关注，2021年5月31日，西安至鄂尔多斯D780次列车从西安火车站驶出，标志着陕西首次跨省开行“绿巨人”动车组 ，预计到2021年9月，“绿巨人”动车组在陕西全面開行。
　　经济发展，交通先行。按照全国铁路实施的新的列车运行图，从西安北站出发，可直达北京、天津、上海、重庆4个直辖市，全国19个省会城市和广西壮族自治区南宁市，以及100多个地级市。2020年5月西安北客站枢纽工程正式开工，西安北客站枢纽工程是西安市保障“十四运会”的重要交通节点工程和“丝路门户·高铁新城”的重要组成部分，是连接高铁新城和绕城高速、西铜快速干道的重要交通节点工程，是实现北客站与外围快速衔接的重要交通动脉。截至目前，北客站枢纽工程一期项目累计完成投资约36亿元，东西侧高架道路及闸道工程含西侧绕城高速立交工程主体部分装机、承台、墩柱、梁部结构均已全部完成，正在进行桥面附属结构及施工绿化工作，除北客站西侧进出站高凤原架二路闸道接铁道桥跨铁路桥及中央商务区高架绕城高速段项目计划2022年12月底完工外，其余各项目于2021年6月完工。该项目建成后，将有效促进枢纽集散系统与高速公路的直接连通，显著提升西安北站客流的集散能力，对增强西安作为国家中心城市的辐射能力，进一步提升北客站的交通枢纽地位，缓解区域交通拥堵，提高北客站旅客到发的便捷性均具有十分重要的意义。
　　2020年12月26日，陕西境内全长163公里、投资224亿元的西银高铁建成通车，银西高铁的开通使银川到西安的火车时间由14小时变为高铁3个多小时，建成以西安为中心的关中城市群与以银川为中心的沿黄城市带之间的便捷通道，串联陕甘宁革命老区，极大便利沿线群众出行，对促进区域经济社会发展，助力革命老区振兴，推进西部大开发战略实施具有十分重要意义。目前，西延高铁已经开工，西康、西十、延榆高铁项目开工在即。西安作为全国第9个国家中心城市，将形成衔接11个方向和15条干线及关中城际铁路等引入的大型环形放射状铁路枢纽。
　　肩负使命，砥砺前行。在“一带一路”建设的大格局下，高铁为陕西高质量发展增添了新动能，正在成为关中平原城市群快速发展的重要引擎。不久的将来，在中国版图的中心位置，全长2149公里的米字形高铁网的有序运行，将使西安成为全国性高铁路网的交汇点，成为连通西北与东南、华北与西南、东部与西部、北部与南部的不可替代的重要交通枢纽。