中老铁路的运营提升了中国与“一带一路”沿线国家的互联互通水平，随着中老两国间货物列车开行数量、货物发送量的不断增长，对货物列车开行效率、质量也提出了更高的要求。在阐述中老两国国际联运的需求受理、准备发运、制单运输、通关交付关键环节的基础上，基于鱼骨图分析法对中老铁路国际联运关键环节进行分析，并针对各环节中存在的问题，结合中老铁路运输实际提出业务流程优化对策：增加市场信息收集，分析业务流程；研发对外互联网平台，提高内部作业流程效率；做到箱货匹配，作业衔接更顺畅；加快推进信息互联互通，提高通关流程效率；优化客户体验，提供增值服务；加快专业化人员培养等。研究可为中老铁路国际联运服务质量提升提供参考。