โครงการก่อสร้างรถไฟทางคู่ ช่วงขอนแก่น–หนองคาย เป็นส่วนหนึ่งของโครงการภายใต้ยุทธศาสตร์การพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานด้านคมนาคมขนส่งของไทย ในแผนงาน 1 การพัฒนาโครงข่ายรถไฟระหว่างเมือง (การพัฒนารถไฟทางคู่) ระยะที่ 2 เพื่อเพิ่มศักยภาพการให้บริการขนส่งระบบราง สนับสนุนการขนส่งผู้โดยสารและสินค้า รองรับจำนวนผู้โดยสารและปริมาณการขนส่งสินค้าที่เพิ่มมากขึ้น โดยมีจุดเริ่มต้นที่ประมาณ กม.453+955 ซึ่งเป็นจุดสิ้นสุดของโครงการก่อสร้างรถไฟทางคู่ช่วงชุมทางถนนจิระ-ขอนแก่นอยู่ถัดขึ้นไปทางเหนือของสถานีขอนแก่น (กิโลเมตรที่449+750) ประมาณ 4.2 กิโลเมตร และมีจุดสิ้นสุดที่สถานีหนองคาย (กิโลเมตรที่ 623+000) รวมระยะทางประมาณ 167 กิโลเมตร เป็นการพัฒนาการเดินรถไฟโดยการ ออกแบบก่อสร้างเพิ่มทางวิ่งอีก 1 ทาง ทำให้มีความรวดเร็วในการเดินรถมากขึ้น โดยกำหนดไว้ที่ความเร็วสูงสุด 160 กิโลเมตร/ชั่วโมง เพิ่มความปลอดภัยในการเดินทางเมื่อเปิดเดินรถและยกเลิกจุดตัดทางรถไฟเสมอระดับ โดยมีการกั้นรั้วตลอดแนวเส้นทาง