Die Strecke München-Ost - Mühldorf - Freilassing ist im Abschnitt München-Ost - Markt Schwaben zweigleisig und elektrifiziert. Im Abschnitt Markt Schwaben - Mühldorf - Freilassing ist sie eingleisig und nicht elektrifiziert (ebenso Tüßling - Burghausen).
Die Streckenhöchstgeschwindigkeit variiert zwischen 90 km/h und 140 km/h. Die Strecke ist in Teilbereichen bereits heute über ihre Leistungsfähigkeit ausgelastet. In der Hauptverkehrszeit wird die Leistungsfähigkeit teilweise sogar deutlich überschritten. Insbesondere kann der starke Güterverkehr des Chemiedreiecks wegen der Vorrangigkeit des Reiseverkehrs nicht optimal in die schnellen Transportketten integriert werden.
Neben dem Güter- und Regionalverkehr nimmt die Strecke im Abschnitt München-Ost - Markt Schwaben zusätzlich noch den S-Bahnverkehr der S-Bahnlinie S 2 Petershausen - Erding auf.
Das derzeitige tägliche Verkehrsaufkommen auf der Strecke München – Mühldorf – Freilassing beträgt 47 Nah- und Fernverkehrszüge und 20 Güterzüge.
Nach Beendigung der Ausbaumaßnahmen (zweigleisiger Ausbau mit Elektrifizierung) ist eine Steigerung von 67 auf 224 Züge täglich prognostiziert.