โครงการก่อสร้างทางรถไฟสาย สายบ้านไผ่-มหาสารคาม-ร้อยเอ็ด-มุกดาหาร-นครพนม เป็นโครงการรถไฟทางคู่สายใหม่ของการรถไฟแห่งประเทศไทย และเป็นส่วนต่อขยายของทางรถไฟสายตะวันออกเฉียงเหนือ มีบทบาทสำคัญในการยกระดับโครงข่ายระบบรางของประเทศ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเดินทางและการขนส่งสินค้าในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ รวมถึงเสริมการเชื่อมโยงด้านเศรษฐกิจ การค้า และโลจิสติกส์กับประเทศเพื่อนบ้านในอนุภูมิภาคลุ่มน้ำโขง

แนวเส้นทางโครงการแยกออกจากเส้นทางรถไฟสายชุมทางถนนจิระ–หนองคาย ณ สถานีรถไฟชุมทางบ้านหนองแวงไร่ อำเภอบ้านไผ่ จังหวัดขอนแก่น และไปสิ้นสุดที่ สถานีรถไฟสะพานมิตรภาพไทย–ลาว แห่งที่ 3 จังหวัดนครพนม รวมระยะทางตลอดสายประมาณ 354.783 กิโลเมตร โดยออกแบบเป็นทางรถไฟใหม่ทั้งระบบ ประกอบด้วยทางรถไฟระดับพื้นดินและทางรถไฟยกระดับ

การก่อสร้างโครงการแบ่งออกเป็น 2 สัญญา เพื่อให้การดำเนินงานเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ ได้แก่ สัญญาที่ 1 ช่วง บ้านไผ่ - หนองพอก (กม. 0+000 - 177+500) ระยะทาง 177.50 กิโลเมตร โดยงานประกอบด้วยงานก่อสร้างทางรถไฟระดับพื้นดินและทางรถไฟยกระดับ รวมระยะทางประมาณ 180 กม. มีสถานี 10 สถานี และงานระบบอาณัติสัญญาณและโทรคมนาคม และงานอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง และสัญญาที่ 2 ช่วงหนองพอก–นครพนม ครอบคลุมงานก่อสร้างทางรถไฟ งานโครงสร้างสะพาน งานแก้ไขจุดตัดทางรถไฟกับถนน ระบบรางขนาดทาง 1 เมตร งานระบบอาณัติสัญญาณและโทรคมนาคม รวมถึงศูนย์ควบคุมการเดินรถทางไกล เพื่อให้การเดินรถมีความปลอดภัย รองรับการเดินทางและการขนส่งในอนาคตอย่างยั่งยืน