К 1900 железнодорожная сеть России составила 44,9 тыс. км; была построена значительная часть Транссибирской магистрали, введён в строй ряд других линий.

В 1913 эксплуатационная длина сети составила 58,5 тыс. км; было перевезено 132,4 тыс. т грузов и 184,8 тыс. пассажиров.

1-я мировая война подорвала экономику России, отразилось это и на железных дорогах. С конца апреля 1917 г. разруха на транспорте стремительно нарастала. Министерство путей сообщения систематически докладывало правительству о катастрофическом положении железных дорог. После Октябрьской революции советской власти было необходимо усилить централизацию в управлении железнодорожным транспортом. При формировании нового правительства был образован Народный комиссариат путей сообщения (НКПС).

В ходе 1-й мировой и гражданской войн было разрушено более 60% сети, 90% локомотивного и 80% вагонного парка. Только к 1928 г. удалось в основном восстановить разрушенный железнодорожный транспорт и перевозки довести до объёма 1913 г.

В 1931 и 1932 гг. Советом Народных Комиссаров (СНК) СССР был принят ряд постановлений, направленных на интенсификацию перевозок и улучшение работы железнодорожного и безрельсового транспорта.

В 1932 принято решение СНК о реконструкции железных дорог. Этим решением предусматривалось: усиление пути за счёт укладки более тяжёлых рельсов, широкое использование щебёночного балласта, создание мощных паровозов (ФД, ИС), большегрузных 4-осных вагонов, перевод подвижного состава на автотормоза и автосцепку, создание систем полуавтоматической и автоматической блокировки, внедрение механической и электрической централизации стрелок и сигналов и др.

В 1940 эксплуатационная длина сети достигла 106,1 тыс. км, перевозки грузов составили 592,6 млн. т.

Во время Великой Отечественной войны европейская часть сети железных дорог была полностью разрушена, потеряно 40% вагонов и 50% локомотивов. Несмотря на это, железнодорожный транспорт полностью обеспечил военные перевозки и доставку грузов на фронт.

В 1946 Народный комиссариат путей сообщения был преобразован в МПС СССР.

В 1954 из состава МПС выделилось Министерство транспортного строительства СССР (с 1992 г. преобразовано в концерн "Трансстрой").

В послевоенное время, завершив восстановление разрушенного хозяйства, МПС выступило с инициативой перспективного (на 20 лет) развития и модернизации железнодорожного транспорта. Программой предусматривалась дальнейшая электрификация, внедрение тепловозной тяги, автоматизация и механизация производств, процессов, реконструкция заводов транспортного машиностроения. Благодаря реализации программы в 1975 г. протяжённость сети увеличилась на 17,6 тыс. км, объёмы перевозок выросли в 3 раза (3621,1 млн. т); 51,7% перевозок осуществлялось электровозами и 47,9% тепловозами; 38,9 тыс. км были электрифицированы; 62,4 тыс. км оснащены автоблокировкой.

В 1982 был предложен план развития железнодорожной отрасли, в основу которого положена стратегия внедрения во все звенья транспортного конвейера интенсивных технологий на базе автоматизации производства и более широкой механизации ручного труда.

В 1988 был достигнут самый высокий уровень объёма перевозок (4116 млн.т. груза и 4395,9 млн. пассажиров) при увеличении сети только на 3,4 тыс. км. В 1991 г. в МПС была разработана третья программа развития и реконструкции железнодорожного транспорта на период до 2000 года, которая легла в основу дальнейшего развития и модернизации железных дорог России.

20 января 1992 образовано МПС Российской Федерации.

В 1998 году постановлением Правительства РФ была утверждена "Концепция структурной реформы федерального железнодорожного транспорта", в которой были определены основные задачи и цели перестройки отрасли.

18 мая 2001 года Правительство Российской Федерации приняло Постановление "О Программе структурной реформы на железнодорожном транспорте". Главные принципы реформы - это сохранение единства железнодорожной сети, отделение функций государственного регулирования от функций хозяйственного управления, которые в совокупности выполняло МПС. В ведении МПС России останется проведение государственной политики в области железнодорожного транспорта и нормативно-правовое регулирование работы отрасли. А функции организации хозяйственной деятельности будут переданы открытому акционерному обществу "Российские железные дороги" ("РЖД"), которое будет создано в процессе реформы. ОАО "РЖД" возьмет на себя оперативное управление перевозочным процессом, финансовое планирование и управление персоналом. В рамках реформы предполагается вывод из структуры федерального железнодорожного транспорта отдельных предприятий, не связанных с организацией движения и обеспечением аварийно-восстановительных работ.