Всего за четверть века строительства Великой Сибирской железной дороги было проложено 12 120 верст рельсового пути (включая КВЖД, Южно-Маньчжурскую линию, участки Миасс – Челябинск, Пермь – Екатеринбург, Вятка – Котлас и все ветви второго плана), спрямлено и усилено 3465 верст главного хода и построены вторые пути на протяжении 3655 верст. Фактическая протяженность Транссибирской магистрали по главному пассажирскому ходу составляет 9288,2 км. По этому показателю она является самой длинной на планете, пересекая по суше почти всю Евразию. Началом Транссибирской магистрали уже около 70 лет считается Ярославский вокзал Москвы. Завершение Транссиба на восточной окраине России – Владивостокский вокзал – находится на берегу бухты Золотой Рог Японского моря.
Транссиб проходит с запада на восток по территории двух континентов: Европы (1777 км) и Азии (7512 км). На Европу приходится 19,1 % длины Транссиба, на Азию – 80,9 %. Условной границей Европы и Азии принят 1778‑й км Транссиба, близ города Первоуральска.
Транссиб проходит по территориям 13 областей, 4 краев, 2 республик, 1 автономной области и 1 автономного округа: Московской, Владимирской, Ярославской, Костромской, Кировской областей, Удмуртской республики, Пермского края, Свердловской, Тюменской, Омской, Новосибирской, Кемеровской областей, Красноярского края, Иркутской области, Усть-Ордынского Бурятского автономного округа, Бурятской республики, Читинской, Амурской областей, Еврейской автономной области, Хабаровского и Приморского краев (приведены последовательно, с запада на восток). Все они расположены на территории нынешней Российской Федерации. Часть Транссиба, ранее проходившая по территории Казахстана, после развала СССР была продублирована севернее.
На Транссибе расположено 87 городов: 5 с населением свыше 1 миллиона человек (Москва, Пермь, Екатеринбург, Омск, Новосибирск), 9 с населением от 300 тысяч до 1 миллиона (Ярославль, Киров, Тюмень, Красноярск, Иркутск, Улан-Удэ, Чита, Хабаровск, Владивосток) и 73 города с населением менее 300 тысяч. 14 городов, через которые проходит Транссибирская магистраль, являются центрами субъектов Российской Федерации, а начальный пункт, Москва – столицей России.
На своем пути Транссиб пересекает 16 крупных рек: Волгу, Вятку, Каму, Тобол, Иртыш, Обь, Томь, Чулым, Енисей, Оку, Селенгу, Зею, Бурею, Амур, Хор, Уссури. Из них Амур – наиболее широкая (около 2 км), поскольку магистраль пересекает его в среднем течении. Такие крупные реки, как Обь и Енисей, пересекаются железной дорогой ближе к их верхнему течению, поэтому их ширина в месте пересечения с Транссибом – около 1 км. Наиболее опасная река на пути – Хор, на юге Хабаровского края: в период паводка она может подниматься на 9 (!) метров. Рекой, причинившей наибольший ущерб Транссибирской магистрали за всю ее историю, следует признать забайкальскую реку Хилок – в период наводнения 1897 г. она размыла и разрушила большую часть западного участка Забайкальской дороги.
На протяжении 207 км Транссибирская магистраль проходит вдоль озера Байкал.
Самый крутой спуск на Транссибе находится между станциями Андриановская и Слюдянка-2. Он продолжается от перевала Андриановский до берега озера Байкал. За 30 км железная дорога спускается вниз более чем на 400 метров, а на некоторых участках – таких, как Медлянская и Ангасольская петли, – уклоны достигают 17 тысячных. Этот участок построен в 1947–1949 гг.
Самый длинный на Транссибе мост протяженностью 2568 м был построен в 1913–1916 гг. через реку Амур и включал 18 пролетов по 127 метров с 200‑метровой левобережной эстакадой. В 1999 г. начался его демонтаж, а рядом был построен за 1992–1999 гг. совмещенный автомобильно-железнодорожный мост с длиной русловой части 2612 м.
Самый длинный тоннель – под Амуром, параллельно Амурскому мосту (длина более 7 км). Построен он был по стратегическим соображениям в 1937–1942 гг. Но поскольку он расположен параллельно главному ходу, а основной ход идет по Амурскому мосту, то самым длинным тоннелем на главном пассажирском ходе Транссиба считался Тарманчуканский, построенный в 1915 г. Длина его около 2 км.