ระยะที่ 2 เส้นทางนครราชสีมา-หนองคาย โครงการอยู่ในขั้นตอนการวางแผน มีระยะทาง 357 กิโลเมตร เชื่อม 6 สถานีคือ นครราชสีมา-บัวใหญ่-บ้านไผ่-ขอนแก่น-อุดรธานี-หนองคาย กำหนดเปิดให้บริการ พ.ศ. 2572 – 2573
รถไฟสายนี้ จะเป็นเส้นทางที่เชื่อมโยงไปยังเส้นทางรถไฟลาว-จีน