沈阳铁路局在其管区内拥有众多的基层运输单位，总计86个，具体分为独立车站（15个）、车务段（15个）、客运段（5个）、机务段（8个）、工务段（15个）、电务段（6个）、供电段（5个）、车辆段（7个）、工务机械段（1个）、动车段（1个）以及房产建筑生活段（10个）。全局共有职工289,000人，其中在岗职工256,374人，非在岗职工32,626人。在这些单位中，工人人数达到246,067人，而干部总数为30,718人。
直属车站共有13个，其中特等站包括长春站、沈阳站、沈阳西站、苏家屯站和山海关站，而一等站则有沈阳北站、长春北站、四平站、大连站、金州站、丹东站、锦州站和通辽站等。
车务段方面，长春、白城、沈阳、鞍山、大连、本溪、锦州、阜新、白音胡硕、赤峰、通辽、吉林和延吉等地均设有车务段，而梅河口和通化则设有专门的车务段。
客运段分布在沈阳、长春、大连、吉林和锦州等地。机务段则有沈阳、苏家屯、锦州、吉林、通辽、大连、梅河口和白城等地的机务段。
供电段方面，沈阳、长春、锦州、吉林和通辽等地设立了电力供应服务。工务段分布广泛，包括长春、白城、沈阳、辽阳、大连、丹东、锦州、阜新、通辽、赤峰、吉林、图们、通化和四平等地的工务段，以及山海关工务段。
沈阳铁路局还有沈阳工务机械段，车辆段则包括沈阳、沈阳动车段、长春、苏家屯、锦州、吉林和通辽的车辆段。电务段分布在沈阳、长春、锦州、吉林和通辽，以及大连。
此外，动车段只在沈阳设立，而房产建筑生活段则在长春、白城、沈阳、大连、锦州、阜新、通辽、吉林、通化和丹东等地设有。
沈阳铁路局位于东北路网的中南部，南与北京局、北与哈尔滨局相邻。管辖线路跨及辽宁、吉林省的全部，内蒙古自治区东南部，黑龙江省南部，河北省东北部分地区，共辐射4省1自治区，32个地级市、盟、自治州，188个县、县级市、旗、县级区。总人口7900余万。