桂海铁路是中国广西
桂林市的一条货运
地方铁路，全长46公里，但仅修建至袁家站。该铁路由
桂林站南端接轨，南至
桂林火车南站后东折跨过
漓江，转向东南经过桂林东站和
大圩站。原计划修建至
灵川县海洋乡，用于运输铁矿石。然而，由于资金问题，该计划未能实现。后来，大圩站被拆除，铁轨也被拆除。现在，桂林站至大圩站全长21.19公里。在该铁路上，有一些非法铁路平交道口，其中一处被用红泥封住。
1958年9月，
桂林专区成立桂海铁路修建委员会及总指挥部，
中国铁路南宁局集团有限公司负责勘测和线路设计。该线修建的标准为：限制坡度
桂林市至海洋为5‰，反向为7.5‰，最小曲线半径为250米，车站股道有效长度为550—650米。当年9月18日桂海铁路兴工修建。周围各县民工19920人参与路基和涵渠施工，柳局专业人员负责桥梁、信号等施工。次年6月，完成
桂林站至涧沙的38千米路基，因缩短基本建设战线停建。
1961年桂林电厂扩建，利用已修建的路基并在约4千米处铺轨至电厂。1966年5月于桂海铁路4.127千米处开设平山货场，次年元旦投入使用，改名为
桂林火车南站。1970年桂海铁路复工，由
桂林市、
桂林专区、
中国铁路南宁局集团有限公司组织民工和铁路工人共1.3万余人参与建设，同年12月9日开工。次年5月，洪水冲毁袁家一带路基2千米，施工修复。至1972年5月，铺轨至袁家，完成路基土石方76.11万立方米、桥梁3座（分别跨
漓江、黄沙河、马料河）共350.774米、涵渠68座共1064.56米（新建和复建），铺轨26.868千米（其中正线22.83千米），完成房屋建筑3852平方米，通信、信号等设施共耗资800.60万元。
1973年10月，因海洋山
铁矿蕴藏量小、品位偏低，铁矿停建，桂海铁路二期工程停工，此后未再复工。
1974年2月，开设桂林东站，设2股道和卸煤线，投资60万元。1976年8月1日起，
桂林火车南站至大圩站段开始营业，并在桂林南站与
湘桂铁路办理交接业务。1982年，拆除袁家站及正线5.3千米，仅留下桂林南站至
大圩站17.7千米办理营业。
2014年初，桂海铁路无限期停止
桂林市东至桂林南站货运业务，只有
桂林站至桂林南区间办理货运业务。目前桂林东至桂林南站区间路线闲置，并由桂林南工务区间与桂林东公务区间联合管理（主要是桂林东工务区间），但是路线状况不佳，轨道锈蚀严重。