Харьков-Пассажирский
Новая Бавария
Разъезд Коммунар
Люботин
Совнаркомовская
Огульцы
Роговка
Ковяги
Водяная
Коломак
Искровка
Скороходово
Кочубеевка
Божково
Свинковка
Вакуленцы
Полтава-Южная
Участок Харьков — Полтава проходит по территории Харьковской и Полтавской областей. Длина участка составляет 140 км. Участок двухпутный, электрифицированный постоянным током напряжением 3 кВ (до станции Огульцы) и переменным током напряжением 25 кВ (участок Огульцы — Полтава-Южная). На участке применяется автоблокировка и диспетчерская централизация. Имеется пассажирское и грузовое движение.
Харьков-Пассажирский (0 км) — крупная пассажирская станция и вокзал, находится в г. Харьков, областном центре, возле станции метро «Южный вокзал». Узел направлений на Белгород, Лозовую, Полтаву, Основу, Купянск, Золочев, начальный пункт следования пригородных поездов в этих направлениях. На станции производится смена локомотивов, осмотр вагонов, пограничный и таможенный контроль. Здесь расположено Управление Южной железной дороги и многочисленные предприятия харьковского железнодорожного узла: электровозное депо Октябрь (ТЧ-2), Харьковская дистанция пути (ПЧ-3), Харьковская дистанция электроснабжения (ЭЧ-2) и другие. Имеются подъездные пути к промышленным предприятиям города.
Новая Бавария (7 км) — крупная грузовая станция, находится на территории г. Харькова. Узел направлений на Харьков-Пассажирский, Полтаву, Основу, Золочев, Харьков-Балашовский. Останавливаются только пригородные электропоезда. На станции находится мостостроительный поезд (МСП-8) и район контактной сети. Имеются подъездные пути к промышленным предприятиям.
Разъезд Коммунар (22 км) — разъезд, расположен на территории г. Люботин Харьковского района Харьковской области. Узел направлений на Харьков, Люботин, Мерефу, Шпаковку. Имеются два остановочных пункта — Водяная (линия Харьков — Полтава) и 20 км (линия на Шпаковку).
Люботин (24 км) — крупная узловая станция, находится в г. Люботин Харьковского района Харьковской области. Узел направлений на Харьков, Полтаву, Мерефу, Золочев. Станция является одним из конечных пунктов следования электропоездов до Харькова, Огульцов, Мерчика, Мерефы, на ней также останавливаются пассажирские поезда. На станции расположено моторвагонное депо (РПЧ-4), дистанция пути (ПЧ-10) и другие железнодорожные предприятия. В г. Люботин расположены два железнодорожных учебных заведения — Харьковская техническая школа ЮЖД и Люботинский профессиональный лицей железодорожного транспорта.
Совнаркомовская (30 км) — крупная узловая станция, находится в с. Харьковского района Харьоковской области. Узел направлений на Харьков, Полтаву, Сумы. Находится в Харьковской области. Останавливаются пригородные поезда.
Огульцы (38 км) — станция, находится в пос. Огульцы Валковского района Харьковской области. На станции осуществляется стыкование участков постоянного тока (на Харьков) и переменного тока (на Полтаву). Станция является конечным пунктом следования электропоездов, здесь осуществляется пересадка с электропоездов Харьков — Огульцы на электропоезда Огульцы — Полтава.
Роговка (45 км) — остановочный пункт (до 2008 года станция), находится возле с. Роговка Валковского района Харьковской области. Останавливаются только пригородные поезда.
Ковяги (54 км) — станция, находится в пос. Ковяги Валковского района Харьковской области. Останавливаются пассажирские и пригородные поезда. К станции примыкают подъездные пути элеватора и еще нескольких промышленных предприятий.
Водяная (67 км) — станция, находится в пос. Водяная Краснокутского района Харьковской области. Останавливаются пассажирские и пригородные поезда. К станции примыкают подъездные пути Новоивановского сахарного завода и других предприятий.
Коломак (82 км) — станция, находится в с. Шелестово Коломакского района Харьковской области. Останавливаются пассажирские и пригородные поезда. К станции примыкают подъездные пути. Ранее на станции начиналась узкоколейная железная дорога на сахарный завод, существовала перегрузочная площадка с широкой колеи на узкую. На станции находится район контактной сети (ЭЧК-10).
Искровка (90 км) — остановочный пункт, ранее был станцией. Находится в с. Искровка Чутовского района Полтавской области. Останавливаются только пригородные поезда.
Скороходово (96 км) — станция, находится в пос. Артемовка Чутовского района Полтавской области. Останавливаются пассажирские и пригородные поезда. К станции примыкают подъездные пути на элеватор, сахарный завод. Ранее существовала узкоколейка.
Кочубеевка (104 км) — станция, находится в с. Чапаево Чутовского района Полтавской области. Останавляваются пассажирские и пригородные поезда. К станции примыкают подъездные пути небольшой протяженности.
Божково (122 км) — станция, находится в пос. Божково Полтавского района Полтавской области. Останавливаются пассажирские и пригородные поезда. К станции примыкают подъездные пути сельскохозяйственных предприятий.
Свинковка (130 км) — станция, находится в с. Новоселовка Полтавского района Полтавской области. Останавливаются пассажирские и пригородные поезда. К станции примыкают подъездные пути.
Вакуленцы (135 км) — узловая станция, находится на территории г. Полтавы. Узел направлений на Харьков, Полтаву-Южную и Полтаву-Киевскую. Останавливаются пригородные поезда. К станции примыкают подъездные пути нескольких предприятий.
Полтава-Южная (140 км) — крупная сортировочная станция и пассажирский вокзал, находится в г. Полтава, областном центре. Узел направлений на Харьков, Киев, Кременчуг и Лозовую. Станция является конечным пунктом следования пригородных поездов из Огульцов, Гребенки, Ромодана, Кременчуга, Лозовой. На станции расположено управление Полтавской дирекции железнодорожных перевозок, локомотивное депо (ТЧ-5), моторвагонное депо (РПЧ-2) и многочисленные железнодорожные предприятия. Производится формирование грузовых поездов и смена локомотивов. Подъездные пути соединяют станцию с Полтавским тепловозоремонтным заводом, комбинатом хлебопродуктов и другими предприятиями.