Орлово-Грязе-Царицынская дорога была построена в 60-е годы XIX века. Она была призвана сязать центральные районы России с нижним Поволжьем. Участок этой дороги от ст. Котлубань до ст. Алексиково проходил по территории Усть-Медведицкго и Хоперского округов Области Войска Донского. Строилась дорога по инициативе земств на частный капитал. Дорога строилась однопутной со сравнительно легким верхним строением пути.
    Техническая оснащенность Юго-Восточной дороги в те годы была низкой, подвижной состав отличался малой мощностью, низкой грузоподъемностью; в путь были уложены рельсы разных типов.
    В 1893 году после слияния с Ростово-Воронежской дорогой, магистраль вошла в состав общества Юго-Восточной железной дороги.
    В годы гражданской войны дорога очень сильно пострадала. Большинство станций и сооружений подверглись реконструкции в конце 20-х и начале 30-х годов ХХ века.

    В условиях военных действий в 1942 г. была построена Волжская рокадная железная дорога Саратов-Петров Вал-Иловля, связавшая Саратовский и Сталинградский узлы. Рельсы для дороги были привезены из Сибири с первых довоенных участков БАМ. После разгрома противника в Сталинградской битве 2 февраля 1943 в короткие сроки (к 14 марта 1943) было налажено пассажирское движение поездов из Москвы. Были восстановлены и пущены в эксплуатацию участки Сарепта - Гумрак - Воропоново, Садовая - Ельшанка - Бекетовская - Сарепта, Ельшанка - Волгоград II - Садовая - Гумрак - Причальное.
   В военные годы, сразу после освобождения захваченной врагом территории была создана Сталинградская железная дорога. В состав дороги входили участки Сталинград - Лихая, Сталинград -Алексиково, Сталинград - Сальск - Тихорецкая. Управление дороги распологалось в Сталинграде.
    В 1953 г. участок Алексиково-Сталинград вошел в состав Приволжской ж.д., образованной в результате объединения большинства участков Рязано Уральской и Сталинградской железных дорог.
    В настоящее время закончена электрофикация на переменном токе участка Петров Вал-Иловля-Волгоград-Сальск-Тихорецкая. Это существенно увеличило пропускную способность этого напрвления.
    Между станциями Арчеда и Иловля уложены двухпутные вставки. Грузовое движениена участке Волгоград - Алексиково обеспечивают тепловозы 2ТЭ10М и 2ТЭ116, пассажирское - тепловозы ТЭП70 и небольшое количество тепловозов ТЭП60.
   Управление Приволжской железной дороги находится в Саратове.