Одновременно с расширением государственной сети шло усиление контроля наш частными железными дорогами. В начале 1886 г. был открыт при министерстве путей сообщения Совет по железнодорожным делам, рассмотрению которого, между прочим, подлежали тарифы. В 1887 г. издан закон, по которому за правительством признано право руководительства тарифами железных дорог, а в 1889 г. Высочайше утверждено «Временное Положение о железнодорожных тарифах и об учреждении по железнодорожным делам». Этим Положением выработаны общие начала, установлен определенный порядок и назначены особые органы для руководительства тарифами. Параллельно с расширением государственной сети железных дорог и усилением влияния правительства на разные отрасли железнодорожного хозяйства замечается, однако, и обратное течение. За последние годы правительством разрешено образование нескольких крупных железнодорожных обществ, путем слияния ранее существовавших мелких линий. На эти общества возложена обязанность построить новые дороги, примыкающие к их линиям. В 1891 г. на таких основаниях была передана обществу Курско-Киевской дороги постройка и эксплуатация линии от Курска до Воронежа. В том же году обществу Московско-Рязанской дороги передано сооружение линии от Рязани до Казани, вследствие чего означенное общество получало наименование общества Московско-Казанской дороги. Тогда же обществу Владикавказской железной дороги была предоставлена постройка линии до Петровска и до Кисловодска. В 1892 г. было образовано общество Рязанско-Уральской железной дороги, которому поручено сооружение новых линий до Уральска и до Камышина и предана, на весь срок концессии, эксплуатация казенной Козлово-Саратовской железной дороги. В 1893 г. учреждено общество Юго-Восточных дорог, которое соединило в своих руках прежде существовавшие частные компании Грязе-Царицынской и Козловско-Воронежско-Ростовской дорог, получило принадлежавшие казне Орловско-Грязскую н Ливенскую дороги и приняло на себя постройку линии от Балакова до Харькова и нескольких других, более мелких ветвей. Таким образом, наряду с огромной сетью государственных железных дорог, обнимающей более половины рельсовых путей, в конце 19 века существовало пять крупных частных обществ: Юго-Западных железных дорог, Юго-Восточных железных дорог, Киево-Воронежской, Московско-Казанской и Рязанско-Уральской дорог. В России произошел тот же процесс слияния мелких железнодорожных линий в громадные предприятия, какой наблюдается в истории всех прочих европейских стран.
К концу 19 века начали формироваться железнодорожные узлы, создаваться сортировочные станции (Петербург-Сортировочный, 1878), сортировочные горки (Ртищево, 1893). В конце 19 века — начале 20 века в России многие учёные и инженеры вели работу по усовершенствованию технических средств железной дороги. Первые опыты по применению электрической тяги провёл (1876) инженер Ф.А. Пироцкий. А.П. Бородин создал первую в мире лабораторию для испытания локомотивов (1882); телефонную связь для регулирования движения поездов применил П. М. Голубицкий (1884); Я.Н. Гордеенко в конце 19 в. успешно осуществил блокировку и централизованное управление, стрелок и сигналов. Большой вклад в развитие техники и науки на железной дороге сделали русские учёные Н.П. Петров, Н.А.Белелюбский, а в советское время В.Н.Образцов, Г.П. Передерий, М.П. Костенко, Б.Н. Веденисов, Д.Д. Бизюкин, А.П. Петров, А.В. Горинов и многие др., а также изобретатели Ф.П. Казанцев, И.К. Матросов, И.О. Трофимов, Ф.Д. Барыкин и др.
Эксплуатационная длина железной дороги России к 1917 составляла 70,3 тыс. км. Перевозки осуществлялись в двухосных вагонах с ручными тормозами. Эксплуатировались малоэкономичные для того времени паровозы, для управления движением поездов применялись в основном жезловые аппараты, телеграф. За годы Советской власти в техническом оснащении и организации движения на железной дороге СССР произошли огромные изменения. В 1924 был построен первый в мире тепловоз мощностью 1000 л. с. Электрификация железной дороги, начавшаяся в 1926, была частью плана ГОЭЛРО. С 30-х гг. проводилось интенсивное техническое перевооружение железной дороги СССР. После Великой Отечественной войны 1941 - 1945 было восстановлено 65 тыс. км железнодорожных путей, 13 тыс. мостов, 4100 станций. Развитие железной дороги в послевоенные годы связано с их реконструкцией: массовое введение прогрессивных видов тяги (электрической и тепловозной), строительство большегрузных вагонов, оборудованных автотормозами и автосцепкой, укладка более мощных рельсов, внедрение устройств механизации, автоматики, телемеханики и совершенных средств связи.
Быстрый рост железной дороги в 19 веке был вызван прежде всего их крупными преимуществами в сравнении с др. видами транспорта. Так, стоимость перевозки грузов уже по первым железными дорогами была в 4 - 7 раз ниже, чем гужевым транспортом, и даже ниже стоимости перевозок по мелководным рекам и каналам. Усовершенствование железнодорожной техники и рост объёма перевозок способствовали дальнейшему снижению стоимости перевозок. Себестоимость перевозки грузов по железной дороге СССР измеряется (1970) долями копейки (0,23) за 1 т х км и является самой низкой в мире; себестоимость пассажиро-километра составляет около 0,55 коп. Однако низкая себестоимость перевозок по железной дороге может быть только при очень высокой грузонапряжённости (например, в СССР свыше 18 млн. т х км на 1 км эксплуатационной длины сети) и при большой дальности перевозок (например, в СССР 861 км), а также при перевозках, осуществляемых тяжеловесными поездами (свыше 2500 т брутто). При перевозках грузов по железной дороге на короткие расстояния, и особенно небольших партий в сборных легковесных поездах, себестоимость перевозок возрастает в несколько раз и во многих случаях оказывается выше себестоимости перевозки таких же партий грузов автотранспортом. Скорость доставки грузов по железной дороге примерно вдвое выше, чем речным и трубопроводным транспортом, но ниже, чем автотранспортом и тем более авиатранспортом. Скорость доставки грузов, например по железной дороге СССР, составляет (с учётом всех видов простоя вагонов в пути следования) около 240 - 320 км/сут, или 10 - 12 км/ч (1970). Приблизительно такая же скорость доставки грузов и в большинстве зарубежных стран. Скорость движения пассажирских поездов (не считая экспрессов) близка к скорости движения современных автобусов.
Огромна провозная способность железной дороги — от нескольких миллионов тонн грузов в год (по однопутной линии) до сотен миллионов тонн в каждую сторону (по двухпутной линии). Железнодорожные перевозки осуществляются регулярно в любое время года и суток.
Быстрому развитию сети Железной дороги конце 19 — начале 20 вв. способствовало большое их военно-стратегическое значение. Этим главным образом объясняется государственная помощь делу строительства железной дороги во многих странах (бесплатная передача частным железнодорожным компаниям государственных земель, участие в финансировании строительства, государственная гарантия своевременной выплаты дивидендов по железнодорожным акциям и др.)
До 2-й мировой войны 1939 –1945 гг. на железной дороге применялась в основном паровозная тяга. После войны во многих странах всё более широко стала применяться электровозная и тепловозная тяга.
За годы Советской власти сеть железных дорог СССР почти удвоилась. Много новых линий построено главным образом в восточных районах страны, где до революции было всего лишь несколько технически слабо оснащенных однопутных линий (из Поволжья на Владивосток и Среднюю Азию и линии Урала). Для освоения огромных природных богатств обширных восточных районов СССР предстоит построить ряд новых железнодорожных линий большой протяжённости.
Коренным образом реконструирована и старая сеть: основные межрайонные железнодорожные магистрали стали двухпутными, электрифицированными, оборудованными автоблокировкой и имеют большую провозную способность. Двухосные вагоны заменены большегрузными 4-, 6-, 8-осными вагонами грузоподъёмностью 50 - 125 т. Все вагоны оборудованы автоматической сцепкой и автотормозами. Локомотивный парк железной дороги СССР оснащен мощными электровозами и тепловозами. Скорости доставки грузов по железной дороге возросли по сравнению с дореволюционным уровнем примерно вчетверо. В несколько раз возрос вес грузового поезда. Намного увеличились и скорости движения пассажирских поездов, формируемых в основном из цельнометаллических комфортабельных вагонов, многие из которых оборудованы кондиционерами воздуха.
Грузооборот железной дороги СССР возрос в 1970 почти в 33 раза, а пассажирооборот почти в 9 раз по сравнению с 1913. Прямое пассажирское сообщение осуществлялось на железнодорожной транспорте СССР с 25 странами Европы и Азии (1969).