双沙铁路自京哈铁路双桥站引出，经四惠铁路大十字过星火站，向北后在望京站折向西，经黄土店站北上至沙河站止，全长42公里。双沙铁路于1960年1月开工，1968年建成通车，因该路环绕北京市区东北部，故又名东北环铁路。其中双桥站至星火站的联络线又名双星联络线，星火站至丰双铁路百子湾站的联络线又名百星联络线。

双沙铁路在黄土店站设有联通北京捷运13号线的联络线，2020年底京瀋客运专线北京至承德南站区间开通后，列车在北京站至星火站区间也将通过双沙铁路，经东星联络线进入北京站。

由于京张高铁项目的修建，北京市郊铁路S2线的始发站由北京北站改为该线的黄土店站发车。该条铁路上连线有中国国家铁道试验中心（东郊分院）（即北京环铁）。国内生产的所有型号机车及列车（包括国铁及捷运），由于在交付或获準大批量投入生产前需要进行测试的原因，因此均需经过双沙铁路进出环形铁道试验场。

东星联络线：联通星火站与北京东站，单线电气化铁路；

百星联络线：联通星火站与百子湾站，单线电气化铁路；

双星联络线：联通星火站与双桥站，单线电气化铁路，双沙铁路正线；

热电厂专用线：联通星火站与北京第一热电厂，单线非电气化铁路，是双沙铁路原正线。1990年前后北京东站至热电厂区间废弃拆除，双沙铁路改经四惠铁路大十字与双桥站连线，北京东站至星火站间改经新建的东星联络线连线，星火站至热电厂区间改为尽头线。

望和支线：联通望京站与和平里站，在北京捷运13号线东段施工期间被废弃拆除，原线位改为捷运13号线东段。

黄土店联络线：联络黄土店站与北京捷运13号线回龙观站。

现双沙铁路仅办理部分客运列车车体的外放作业，如K604次终到北京站之后将车体外放于星火站。全线接触网因京瀋客运专线施工原因已被拆除，待重新进行电气化施工。

北京市郊铁路S2线及S5线在沙河站至黄土店站客场区间运行于双沙铁路，列车在黄土店站客场临时办理始发终到作业。