Von Norden nach Süden durchquert auf einer Streckenlänge von etwa 60 Kilometern die Harzquerbahn das nördlichste deutsche Mittelgebirge. Die beiden Endpunkte sind Nordhausen im Süden und Wernigerode am Nordrand des Harzes.
Auf ihrem Weg durch das Gebirge muß sich die Bahn auf steile Berge hinaufquälen und durch enge Täler winden. Der kleinste Bogenradius beträgt dabei ganze 60 Meter. Im Drängetal durchfährt die Harzquerbahn den einzigen Tunnel des Streckennetzes der Harzer Schmalspurbahnen.