Her gün düzenli bir şekilde Denizli-Eskişehir arasında iki yönlü olarak işletilmektedir. İlk seferini 1978 yılında yapan ekspres, altyapı ve üstyapı çalışmaları nedeni ile 2008 yılında hattın kapatılması sonucunda seferlerine yedi yıl ara verdi ve 2015 yılında yeniden seferlere başladı. Hattın ilk durağından son durağına kadar olan mesafe 426 kilometredir ve yolculuk yaklaşık sekiz buçuk saat sürmektedir. Denizli’den saat 10.15’te hareket eden Pamukkale Ekspresi Sandıklı, Afyon ve Kütahya güzergahını takip ederek saat 18.17’de Eskişehir’e varmaktadır. Denizli’ye dönüşte de aynı güzergâhı izlemektedir. Pamukkale Ekspresi’nin durakladığı istasyonlara tek tek ayrıntılı olarak bakacak olursak; Denizli, Goncalı Müselles, Kaklık, Çardak, Dazkırı, Evciler, Sütlaç, Dinar, Karakuyu, Sandıklı, Tınaztepe, Afyon Şehir merkezi, Çetinkaya, Gazlıgöl, İhsaniye, Döğer, Değirmenözü, Çöğürler, Alayunt Müselles, Kütahya, Alayunt, Sabuncupınar, Gökçekısık ve Eskişehir şeklinde bir istasyon güzergâhı bulumaktadır.

Pamukkale Ekspresi, adını almış olduğu Pamukkale Travertenleri gibi birçok doğal, tarihi, kültürel vb. zengin turizm bölgelerini içinde barındıran Denizli, Afyon, Kütahya ve Eskişehir kentleri üzerinde yer alan bir güzergâhta ilerlemektedir. Özellikle kaplıca turizmi açısından Türkiye’de önde gelen merkezler bu güzergâh içerisinde yer almaktadır. Denizli’den trene binen yolcular doğal güzellikleri barındıran manzara eşliğinde Eskişehir’e varmakta ve buradan aktarma yaparak yüksek hızlı trenler vasıtası ile yine çok önemli turizm merkezlerini içerisinde barındıran İstanbul, Ankara ve Konya şehirlerine ulaşabilmektedir. Böylesine önemli turizm merkezlerini ve kentleri birbirine bağlayan Pamukkale Ekspresi, birçok yerli ve yabancı turistler ile bölge halkı tarafından tercih edilmektedir. Bu nedenle yolcuların konforunu sağlayabilmek için her ayrıntı düşünülerek hizmete sunuldu. Tamamen pulman vagonlardan oluşan tren, 2+1 koltuk sistemine sahiptir. Trende pulman koltuklar aralarında katlanabilir masaların yer aldığı, aralıkları geniş, geriye yatırılabilen ergonomik bir tasarıma sahip oldukça rahat koltuklardır. Pulman koltukların üzerinde yolcuların eşyalarını yerleştirebilecekleri bagaj bölümleri ve bazı koltukların yan taraflarında elektrik prizi bulunmaktadır. Vagonun her iki tarafında yolcuların kullanımına açık lavabo ve tuvaletler yer almaktadır.