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».
Дорогу сдавали отдельными участками, по которым сразу же открывалось сообщение. Первой в 1896 году сдали Западно-Сибирскую дорогу от Челябинска до Новониколаевска (нынешний Новосибирск) длиной 1422 км. Год спустя была завершена Уссурийская дорога от Владивостока до Хабаровска, а в 1899 году — Среднесибирская дорога Новониколаевск — Иркутск длиной 1839 км. Еще через два года поезда смогли пройти от Иркутска до станции Сретенск в Забайкалье. Через Байкал они переправлялись на пароме, поскольку дорога вокруг озера еще не была построена. Только в 1906 году строители проложили Кругобайкальскую дорогу длиной 600 км — ее сооружение длилось целых пять лет.
Труднейшим делом оказалось возведение мостов через великие сибирские реки, ширина которых порой достигала километра. Российские инженеры справились с задачей блестяще — почти все построенные ими мосты стоят до сих пор. Первым в 1897 году был построен чугунный мост через Обь в Новониколаевске (ныне Новосибирск). В августе 1896-го началось возведение моста через Енисей в Красноярске Длиной 600 м по проекту профессора Лавра Проскурякова. Его строители заботились не только о прочности, но и о красоте — камни для опор обтесывали специально привезенные мастера-итальянцы. Строительство Транссиба завершилось в 1916 году открытием «восьмого чуда света» — самого длинного в Евразии железнодорожного моста через Амур длиной 2600 м.
К началу XX века Россия обогнала по длине железных дорог все страны мира, кроме США. Попутно росла численность железнодорожников, превысившая 750 тысяч человек. Все они были распределены по четырем службам: служба тяги и подвижного состава (30 %), служба ремонта путей и сооружений (36 %), служба движения и телеграфа (27 %) и служба управления дорогами (7 %). Каждая железная дорога делилась на участки длиной от 180 до 500 верст, в центре которых находились главные мастерские и депо, а на окраинах — оборотные паровозные депо, где работали несколько сотен человек. Кроме того, вдоль дороги располагались мелкие ремонтные мастерские и депо со штатом от 3 до 100 рабочих. Железнодорожники справедливо считались самым активным и организованным отрядом российского трудящегося класса. Это проявилось во время революции 1905 года, когда именно всеобщая стачка на железных дорогах вынудила власть издать октябрьский манифест о созыве Государственной Думы. Многим известно имя машиниста Алексея Ухтомского, расстрелянного в декабре 1905-го за отказ везти войска на подавление восстания в Москве. Правда, скоро революционные бури схлынули, и работники железки снова занялись привычным делом, исправно развозя по городам и весям жителей империи независимо от национальности и политических пристрастий.