После 1837 года история России отсчитывалась не только годами, но и километрами проложенных стальных путей. Соединив крепкой осью Москву и Петербург, они потянулись дальше, во все концы страны — к волжским пристаням, хлебным житницам Украины, рудным копям Урала. После Великих реформ 1860-х годов начался бурный рост промышленности и торговли, который потребовал ускоренного строительства железных дорог. Немаловажными были и потребности обороны — одной из причин поражения России в Крымской войне стала плохая дорожная сеть, мешавшая вовремя доставлять подкрепления и военные грузы.

Вскоре после смерти Николая I его преемник Александр II подписал указ, в котором отмечалось: «Железные дороги, в надобности коих были у многих сомнения еще за десять лет, признаны ныне всеми сословиями необходимостью для Империи». Как и в других странах, государство передало железнодорожное строительство в руки частных подрядчиков — как отечественных, так и иностранных. В 1857 году было создано Главное общество российских железных дорог, заключившее с правительством договор на сооружение ряда крупных дорог в центре и на западе России. Общество, в которое вошли крупные предприниматели (в основном иностранцы), обязалось вложить в дело 275 млн. рублей — громадная по тем временам сумма! Но работы велись крайне неэффективно; общество увязло в долгах, в то время как его руководители один за другим возводили виллы на Ривьере. С грехом пополам удалось к 1862 году построить дороги Петербург — Варшава и Москва — Нижний Новгород общей протяженностью 1700 км. После этого деятельность общества была свернута, а строительство железных дорог в России оказалось под угрозой — никто не хотел вкладывать деньги в убыточную отрасль.

Положение спас все тот же П. П. Мельников, назначенный в 1862 году главноуправляющим путями сообщения. Он разработал первый план железнодорожной сети, которой предстояло охватить всю Россию. В ближайшие несколько лет были проложены магистрали Москва — Курск (1868), Курск — Киев (1870), Москва — Брест (1871) и др. Их эксплуатация показала всю выгодность дела, и частный капитал прямо-таки ринулся в него. 1870-е годы стали эпохой железнодорожных «королей», сколотивших на подрядах громадные состояния. Благодаря им отрасль быстро развивалась — ежегодно прокладывали до полутора тысяч километров пути, — но их конкуренция в погоне за барышами создавала изрядную неразбериху. Долгое время на дорогах не существовало ни общих правил, ни единых тарифов. Порой несколько конкурирующих линий строились параллельно, почти рядом — например, между Петербургом и Гатчиной. К тому же многие подрядчики экономили на качестве работ, что вело к частым авариям.

К числу богатейших и колоритнейших «королей» относились столичный банкир-немец Александр Людвигович Штиглиц, инженер-путеец Карл Федорович фон Мекк, рязанский помещик Павел Григорьевич фон Дервиз, купец из крепостных Петр Ионович Губонин. Трое сыновей оршанского шинкаря Соломона Полякова создали на западе России целую железнодорожную империю. Были и те, кто приходил в отрасль не ради наживы, а по идейным соображениям — например, известный славянофил Федор Васильевич Чижов, убежденный, что железные дороги обеспечат России великое будущее. Его трудами в Москве в 1872 году было основано первое железнодорожное училище, которое после скоропостижной смерти Чижова возглавил другой «король» — Савва Иванович Мамонтов. В историю русской культуры навеки вошли его живописные мастерские в Абрамцеве и созданная им Частная опера, где пел Шаляпин. Карьера Мамонтова оборвалась в 1899 году, когда его арестовали, обвинив в расхищении казенных средств при постройке Московско-Ярославско-Архангельской железной дороги. Обвинения не подтвердились, но меценат так и не оправился после пребывания в тюрьме и газетной травли.

Одни репутации на железных дорогах рушились, другие создавались. 17 октября 1888 года у станции Борки близ Харькова рухнул под откос царский поезд, на котором возвращалось из Крыма всё семейство Романовых. Погибли 19 человек, а царская семья уцелела случайно — по легенде, ее глава Александр III сумел удержать на своих плечах сложившуюся, точно гармошка, крышу вагона. Катастрофа случилась из-за того, что поезд царя постоянно мчался с чрезмерной скоростью, против чего не раз выступал управляющий Юго-Западной железной дорогой С. Ю. Витте. Теперь об этом вспомнили, и карьера способного чиновника быстро пошла в гору, вознеся его на высшие государственные посты.

В 1880-е годы железные дороги протянулись к месторождениям полезных ископаемых — в угольный Донбасс и Криворожский железорудный бассейн, к горным заводам Екатеринбурга и Нижнего Тагила. В 1885–1892 годах от Сызрани до Челябинска была проложена Восточная магистраль протяженностью 1140 км. В 1883 году дорога Поти — Баку длиной 860 км соединила Каспийское и Черное моря, открыв дорогу для экспорта бакинской нефти. В труднейших условиях пустыни в недавно присоединенной Средней Азии военное ведомство начало сооружать Закаспийскую дорогу от Михайловского залива до Самарканда, позже продолженную до Ташкента и Кушки. В 1891 году общая протяженность железных дорог империи составила 32 тыс. км.

В этом же году началась эпопея сооружения Транссибирской магистрали, протянувшейся на 7 тыс. км от Челябинска до Владивостока. Ей предстояло соединить центр страны с побережьем Тихого океана и наладить регулярное сообщение с необозримыми просторами Сибири. Строили дорогу одновременно с запада и востока, в тяжелейших условиях. Мешали не только суровая природа, но и хроническая нехватка денег. Сначала стоимость дороги определили в 350 млн. рублей, но уже в первый год стало ясно, что затраты будут гораздо больше. В целях экономии пришлось уменьшить высоту насыпей, укоротить шпалы, а большую часть мостов возводить из дерева. Уменьшили и количество станций, перегоны между которыми по сравнению с российским стандартом увеличились вдвое — до 60 км (кое-где было и больше).

Проблемой была и рабочая сила. Только пятая часть строителей нанималась из местных, остаток состоял из приезжих рабочих, каторжников и солдат. На Дальнем Востоке работали много трудолюбивых и неприхотливых китайцев, в Забайкалье к ним добавились буряты. Всего на стройке постоянно трудились от 10 до 90 тысяч человек. Всем им требовались хлеб, одежда, орудия труда, которые приходилось везти издалека. Все материалы для строительства, кроме леса, тоже доставлялись из центра страны, а иногда даже из-за границы. Камни и стальные пролеты для мостов везли на пароходах до ближайшего к месту постройки пункта, а оттуда тянули «паровозом», состоящим из множества телег.

Почти все работы велись вручную, при помощи лопаты, кайла и топора. Рабочие жили в сколоченных ими самими дощатых бараках, которые отапливались печками-буржуйками. Жили они впроголодь, и при малейшей возможности их обсчитывали, пользуясь всеобщей безграмотностью. Велик был процент больных и получивших травмы. Несмотря на это, ежегодно прокладывалось 500–600 км пути — эти темпы были в полтора раза выше, чем при строительстве знаменитой Трансокеанской магистрали в США. К 1903 году было вырыто более 100 млн. куб. м земли, заготовлено и уложено более 12 млн. шпал, около 1 млн. т рельсов, построено 100 км мостов и тоннелей. Журналист «Северного вестника» так описывал увиденное в Сибири: «Целые дни, стоя по колена, а иногда по грудь в рыхлом и мокром снегу, в легкой одежонке, в истоптанных и дырявых лаптях или броднях, рабочие рубят дремучую сибирскую тайгу, выкорчевывают громадные пни и коренья… Нужно обладать железной волей, удивительной выносливостью, чтобы изо дня в день по 15–16 часов в сутки мужественно переносить все эти невзгоды».