Z166次列车从北京出发经过天津河北山西内蒙古陕西甘肃宁夏青海到西宁。这趟列车走的是北京西站到西宁站的直达线路，中间经过的省份都是沿着北边铁路线依次排开的。

因为Z166是北京直达西宁的直达特快列车，所以必须经过中间所有省份。根据12306官网显示，这趟列车从北京西站出发后，先经过天津站进入天津市，接着在河北境内停靠保定站和石家庄站，然后进入山西省在大同站和太原站停靠，之后从山西进入内蒙古在集宁站和呼和浩特东站停靠，继续往西经过陕西省在西安北站停靠，进入甘肃省在兰州站停靠，经过宁夏回族自治区在银川站停靠，最终到达青海省西宁站。全程共经过8个省份，总里程约3800公里，耗时约34小时。特别要注意的是，内蒙古和宁夏虽然相邻但分属不同省份，列车必须经过两个省的交界站才能继续前行。