D3126次动车途经以下34个站点：深圳北（始发站）、惠州南、陆丰、潮阳、潮汕、云霄、厦门北、泉州、莆田、福州南、连江、福安、霞浦、鳌江、瑞安、温州南、乐清、温岭、宁波、余姚北、绍兴北、杭州东、余杭、嘉兴南、嘉善南、上海虹桥、昆山南、阳澄湖、苏州、无锡、常州、丹阳、镇江、南京（终点站）。

D3126次列车是从深圳北开往南京的动车，列车全程1924km，07：10从深圳北站发车，21：16到南京站，列车运行总时长为14小时6分钟。