Sørlandsbanen, i daglig tale hele jernbanen Oslo–Kristiansand–Stavanger (582 km), strengt tatt bare strekningen Kongsberg-Hjuksebø og Nordagutu–Tronvik. Sørlandsbanen er en sammenkobling av flere lokale jernbanestrekninger som ble bygd både vestfra, sørfra og østfra. Banen består av følgende strekninger
Oslo-Drammen, smalspor 1872-1922, elektrisk 1922
Asker-Brakerøya, 1973
Drammen-Hokksund, smalspor 1866-1909, elektrisk 1929
Hokksund-Kongsberg, smalspor 1871-1909, elektrisk 1929
Kongsberg-Hjuksebø, 1920, elektrisk 1936
Hjuksebø-Nordagutu, 1917, elektrisk 1936
Nordagutu-Gvarv, 1922, elektrisk 1942
Gvarv-Bø, 1924, elektrisk 1942
Bø-Lunde, 1925, elektrisk 1942
Lunde-Neslandsvatn, 1927, elektrisk 1943
Neslandsvatn-Nelaug, 1935, elektrisk 1948
Nelaug-Grovane, 1938, elektrisk 1949
Grovane-Kristiansand, smalspor 1896-1938, elektrisk 1949
Kristiansand-Marnadal, 1944, elektrisk 1946
Marnadal-Sira, 1944, elektrisk 1944
Sira-Tronvik, 1944, elektrisk 1950
Tronvik-Egersund, smalspor 1904-44, elektrisk 1950
Egersund-Stavanger, smalspor 1878-44, elektrisk 1956
På grunn av strid om linjevalget ble en del sidelinjer åpnet før hovedlinjen: Setesdalsbanen Kristiansand–Byglandsfjord kom 1896 (nedlagt 1962), banen Arendal–Åmli kom 1910, forlenget til Treungen 1913 (Nelaug–Treungen nedlagt 1967) og Rise til Grimstad 1907 (nedlagt 1961). Østfra ble Sørlandsbanen åpnet til Kristiansand 1938 og til Stavanger 1944. Elektrisk drift på hele banen fra 1956. Det er sidelinje Nelaug–Arendal (Arendalsbanen). Sidelinjene Neslandsvatn–Kragerø og Sira–Flekkefjord ble nedlagt hhv. 1989 og 1991. Banen Lillesand–Flaksvann (åpnet 1896, nedlagt 1953) var ikke tilknyttet Sørlandsbanen. Strekningen Nordagutu–Hjuksebø inngår i Bratsbergbanen.
På strekningen vest for Kristiansand er det 72 tunneler på 109 km, de lengste er Kvinesheitunnelen (9065 meter) og Hægebostadtunnelen (8474 meter).
De fleste stasjonsbygningene langs banen ble tegnet av NSBs arkitektkontor under Gundmunds Hoels ledelse (til 1947). De gamle Jærbanestasjonene, som alle nå er revet, var tegnet av Peter Andreas Blix, de er senere erstattet av stasjoner tegnet ved NSBs arkitektkontor. Setesdalsbanen med Kristiansand stasjon ble tegnet av Paul Due, mens Flekkefjordbanen fikk stasjonsbygninger tegnet av Paul Armin Due.