2012年12月31日，珠海北站至珠海站段竣工运营，广珠城际铁路全线贯通。广珠城际铁路广州南站至珠海站段全长115.625千米，小榄站至新会站段全长26.609千米，共设22座车站，列车运营速度200千米/小时。
运营历程
2011年1月7日，广珠城际铁路广州南站至珠海北站段以及小榄站至新会站段开通运营，列车运行速度200千米/小时，从广州南站至珠海北站，列车最快只需48分钟；同年1月25日起，广珠城际铁路每日开行列车增加至40对；同年7月1日起，广珠城际铁路周末及节假日客流高峰期每天开行列车数量最多达68.5对。
2012年12月31日，广珠城际铁路珠海北站至珠海站段开通运营，节假日客流高峰期每天开行动车组60对。其中广州南站至珠海站35对，最早发车时间为早上6时30分，最晚发车时间为晚上23时，全程运行时间最短为1小时12分钟，高峰时段15分钟开出一趟列车。
2013年2月1日，广珠城际铁路新增碧江站、顺德学院站，全线开通站点数量增至17个；仅停靠4个大站点的大站停快车于当日开行，全程运行时间57分钟；同年6月1日起，广珠城际铁路增加2组车底，平均每天加开8对动车组，每日列车总数调整为最高开行53.5对。
2014年2月5日，广珠城际铁路实现夜间高铁无缝对接，旅客可在站内快速中转换乘。
2015年11月28日，广珠城际铁路开行珠海站至北京西站、珠海站至桂林北站跨省列车各一对。
2016年7月20日，根据国家发改委公布的《中长期铁路网规划》，广珠城际铁路纳入中国高速铁路网，为京港澳通道的一部分。
2017年3月10日，广珠城际铁路江门站改名为江门东站；同年3月20日，广珠城际铁路开通由珠海站至潮汕站方向的列车；同年4月16日，开通由珠海站发往郑州东站、昆明南站和南宁东站的动车组。
2018年2月6日，广珠城际铁路各车站开通刷脸进站上车功能。
截至2018年8月，广珠城际铁路广州南站至珠海站段每日开行动车组列车259趟。
2019年，广珠城际铁路各车站启用电子客票。
2021年，广珠城际能用“铁路e卡通”了。