Linia przebiega południową częścią stacji Toruń Główny, skąd odgałęzia się linia kolejowa Nieszawka – Toruń Towarowy TrB, która biegnie w kierunku południowym, równolegle do linii kolejowej Poznań Wschód – Skandawa. Linia kolejowa Kutno – Piła Główna kieruje się natomiast w stronę zachodnią i przechodzi przez Solec Kujawski do wschodniej części Bydgoszczy. Odtąd biegnie równolegle do Brdy. Przebiega przez stację Bydgoszcz Wschód, gdzie styka się z linią kolejową Kowalewo Pomorskie – Bydgoszcz Wschód. Dalej biegnie przez Bydgoszcz Główną, skąd odchodzi od niej linia kolejowa Bydgoszcz Główna – Czyżkówko, biegnąca niemalże równolegle do niej aż do posterunku Czyżkówko.
Linia kieruje się w stronę zachodnią, w sąsiedztwie najpierw Kanału Bydgoskiego, później Noteci. Przechodzi przez Nakło nad Notecią, gdzie krzyżuje się z linią kolejową Oleśnica – Chojnice. Na dalszym odcinku mija Osiek nad Notecią, Białośliwie i Kaczory kierując się do Piły.