Первая на территории Области Всевеликого Войcка Донского паровая железная дорога, участок будущей магистрали Москва-Ростов, протяженностью всего 66 км, была проложена в период с 1860 по 1863 год. Несколько ранее, с 1846 по 1855 годы на территории области действовала конно-железная дорога, осуществлявшая перевалку грузов между Волгой и Доном в районе станицы Качалинской, позднее через Качалинскую прошла Грязе-Царицынская железная дорога, связавшая Царицын (нынешний Волгоград) с центральной Россией. В 1855 году, в связи с низкой экономической эффективностью, дорога была разобрана.
    Необходимость строительства железной дороги была обусловлена началом интенсивной разработки угольных месторождений в районе Грушевской, а также связанным с этим, ростом промышленности на Дону.
    1 марта 1860 Наказной атаман Войска Донского, М.Г. Хомутов в рапорте на имя военного министра, в ведении которого тогда находились все дела Войска, дал подробное экономическое обоснование строительства дороги от Грушевских копей к пристани у станицы Мелеховской. Указ о строительстве Грушевской железной дороги был издан Императором Александром II 16 мая 1860 года.
    В 1861 г. был сделан окончательный выбор направления железной дороги: она должна была пройти от Грушевских копей не в сторону Мелеховской станицы, как намечалось первоначально, а к станице Аксайской. Руководил работами инженер путей сообщения, подполковник Валериан Александрович Панаев, который был знаком со многими известными русскими писателями, в частности, дружил с Н.А.Некрасовым.
    2 апреля 1861 года в двух верстах от Новочеркасска, у балки Тангаш, состоялась торжественная церемония, посвященная началу строительных работ на Грушевско-Донской железной дороге. "Праздник этот, как следовало ожидать, привлек многочисленную публику. После молебствия наказной атаман, как представитель Войска Донского, положив на тачку первую глыбу земли, прошел с нею некоторое расстояние, за ним следовал начальник штаба - член комитета железной дороги и, наконец, строитель дороги с прочими инженерами. Торжество кончилось обедом для рабочих и гостей" ("Донские войсковые ведомости", 4 апреля 1861 г.)
    На строительстве работало около 3000 рабочих из числа крестьян Харьковской и Курской губерний. Шпалы и лесоматериалы закупались в России, металлические мостовые конструкции, паровые машины, гидравлические краны, поворотные круги, механическое оборудование для ремонтных мастерских, паровозы и вагоны - в Бельгии, откуда доставлялись пароходами из Антверпена на Таганрогский рейд.
    Торжественное открытие дороги состоялось 29 декабря 1863 года по старому стилю. Правильное движение стало осуществляться с 1 января 1864 года. Дорога первоначально обеспечивала сообщение между станицами Аксай и Грушевская (с 1867 город Александр-Грушевск, а с 1920 года - г. Шахты), связывая угольные месторождения Грушевского района и столицу области -Новочеркасск с  рекой Дон (станица Аксайская).
    Для дороги на бельгийскомм заводе "Эдвард" были построены 4 паровоза. Кроме номеров 1-4 паровозы имели названия "Казак", "Ермак", "Атаман" и "Грушевский". Кроме паровозов дорога в год открытия имела 161 грузовой вагон, 8 зимних пассажирских,6 летних пассажирских вагонов.
    Через некоторое время дорога получила несколько паровозов коломенского завода для пассажирской службы.
    В 1868 - 1869 г.г.производилось строительство Харьково-Таганрогской железной дороги в дальнейшем вошедшей в состав Курско-Харьково-Азовской дороги - части магистрали "Ростов -Таганрог -Харьков - Москва". Строительство велось на средства акционерного общества. 6 июля 1869 года были сданы в эксплуатацию участки Иловайск - Таганрог и Таганрог - Ростов на Дону (эта местность, прежде относившаяся к Екатеринославской губернии, под названием Таганрогский округ вошла в состав Области Войска Донского в 1887 году).
    К этому времени кроме железной дороги Аксайская - Александр-Грушевск, на территории области существовала и Волжско-Донская железная дорога,связывавшая Царицын (ныне Волгоград), с пристанью на р. Дон, близ современного города Калач на Дону. Примерно в эти же годы производилась прокладка Орлово-Грязе-Царицынской железной дороги, призванной связать Царицын с Москвой, центральными и западными районами Российской Империи. Значительный участок этой дороги мжеду станциями Царицын и Поворино проходил по землям Донского войска. Ныне это территория Волгоградской области.

Прокладка железной дороги Воронеж (ст. Отрожка)- Ростов была начата по ходатайству, войскового наказного атамана, с 1868 по 1874 годы, генерал-адъютанта, генерал - лейтенанта - Михаила Ивановича Черткова.
    При атамане Черткове, в 1869 году, на Дон пожаловали дорогие гости - Атаман и Атаманша. Государь Наследник Цесаревич Александр Александрович и Супруга Его, Государыня Цесаревна Мария Федоровна изволили совершать путешествие по реке Волге. 27 июля 1869 года Их Высочества в Царицыне сели в особый поезд Волжско-Донской железной дороги и через два часа прибыли на Калачевскую станцию, где были встречены атаманом Чертковым, почетным караулом от гвардейских казачьих частей и казаками. Далее высокие гости посетили Новочеркасск, откуда убыли уже по Грушевско-Донской дороге в направлении Аксайской.
    В 1869 году при прокладке дороги, на границе Войска Донского и Харьковской губернии была заложена станция, получившая в честь войскового наказного атамана название Чертково.
    В августе 1869 года было образовано общество Воронежско-Ростовской дороги. Строительство дороги Отрожка-Александр-Грушевск было завершено в ноябре 1871 года.
    28 ноября 1871 года было открыто движение поездов от Воронежа до Аксайской. Тогда же состоялось объединение Александр-Грушевской ветки с новой магистралью. Объединенная дорога получила название Воронежско-Ростовской.Управление дороги находилось в Новочеркасске. Как сообщал, несколько лет спустя, справочник Юго-Восточной железной дороги, на 1 декабря 1872 года на этом участке действовали 19 пассажирских, 653 товарных крытых и 3 багажных вагона. Паровозы той поры были маломощными, рассчитанными на 10 - 15 вагонов. Для обслуживания подвижного состава построены были мастерские, а затем паровозные и вагонные депо.
    В 1872 году, уже после завершения строительства линии Воронеж-Зверево-Александр-Грушевск, состоялось открытие для правильного движения участка дороги от Аксайской до Ростова на Дону. Строительство магистрали Москва-Воронеж-Ростов было полностью завершено.
    Затем, в 1876 г. произошло объединение Козлово-Воронежской, открытой в августе 1869 г., и Воронежско-Ростовской ; железных дорог. Линия Козлов -Воронеж - Ростов, служившая продолжением дороги Москва - Рязань, открыла путь в "житницы" России - Тамбовскую и Воронежскую губернии. С другой стороны, благодаря строительству этой дороги появилась возможность вывоза хлеба через порты Азовского моря за границу.
    Крупные промежуточные станции дороги: Лиски, Чертково, Миллерово, Глубокая, Лихая, Каменоломни, Новочеркасск состояли из каменного пассажирского здания, платформ, паровозного здания на двенадцать машин, резервуара для воды, двух каменных и нескольких деревянных домов, бани и других подсобных помещений. Станции II класса были оборудованы буфетами, книжными и газетными киосками. На сегодняшний день многие из станционных построек, как например, веерное паровозное депо на ст. Глубокая не сохранились.
    По составленному в Министерстве проекту в Ростове на Дону был выстроен  железнодорожный вокзал на правом берегу реки Темерник, крупнейший в России вокзал оригинальной архитектуры. Этот вокзал до настоящего времени не сохранился. В послевоенные годы с резко возросшим пассажиропотоком старый вокзал уже не справлялся и  на его месте в конце ХХ века был построен новый, значительно больший по объему и более удобный для обслуживания большого числа пассажиров.
    В 70-х годах на дороге, кроме 4 х паровозов завода "Эдвард", получивших серию ЭТ и №№112-115 и паровозов Коломенского завода типа 1, использовались паровозы заводов "Шнейдер", "Зигль", "Леонард" и новые паровозы типа 7, построенные на Коломенском  заводе.
    Со времени  строительства железной дороги начинается и история связи в регионе. В 1871 году при строительстве земляного полотна железной дороги были установлены столбы с телеграфной линией, состоявшей из двух проводов. На всех станциях был поставлен аппарат Морзе.
    В 1882 году была открыта ветка Зверево - Дебальцево, связавшая Донбасс с основной магистралью Юго-Восточной дороги.
    В 1891 году Курско-Харьково-Азовская  дорога была выкуплена в казну. Граничной станцией Курско-Харьково-Азовской и Юго-Восточных железных дорог стал Ростов на Дону.

    В 1873-1874 годах, при строительстве магистрали Ростов - Владикавказ, был построен первый разводной мост через р. Дон. Средняя часть моста для пропуска судов поворачивалась вокруг своей оси на 90 градусов, так чтобы быть расположенной вдоль течения реки. Проводка судов проводилась при помощи специальной спусковой баржи, которая постоянно дежурила около моста, чуть выше по течению реки. Только немногие рисковали пройти створ железнодорожного моста через Дон без помощи этой баржи, особенно при сильном ветре или большой воде.
   Между Ростовом и Батайском была возведена восьмиверстная земляная дамба и каменный пойменный мост длиною 250 саженей (533,4 м) для пропуска паводковых вод.
    С увеличением интенсивности движения на дороге, а также и судоходства, возникла необходимость в сооружении моста, который, однако, не мешал бы судоходству. В 1912-1917 годы был возведен новый трехпролетный и двухпутный мост с вертикально поднимающейся фермой, спроектированный профессором С.Белзецким с участием крупнейшего ученого-мостостроителя профессора Н. Белелюбского и профессора Г. Передерия. Конструкции изготовил Мальцевский завод. Подвижная часть с подъемом на высоту 40 метров исполнена американским инженером Гунтером. Строительство закончено 19 мая 1917 года. На торжествах сообщалось, что это первое не только в России. но и в мире сооружение такого рода. Подобная конструкция применена и на современном мосту через Дон.
    В 1875 полностью вошла в строй магистраль Москва - Воронеж - Ростов - Влдикавказ. Участок Ростов-Владикавказ принадлежал акционерному обществу Ростово-Владикавказской железной дороги (с 1884 г. Общество Владикавказской железной дороги).
    Устав общества был утверждён в 1872 году.  Среди акционеров общества были представители крупного капитала (А. И. Путилов, А. И. Вышнеградский, А. А. Давидов и др.), члены царской фамилии, придворная аристократия; правление находилось в Петербурге (председатели С. И. Кербедз, В. Н. Печковский); управление дороги - в Ростове-на-Дону.

    С прокладкой Владикавказской железной дороги Ростов на Дону становится крупнейшим и наиболее технически оснащенным транспортным узлом на юге России. Владикавказская железная дорога одной из первых (кон. 80-х гг.) среди российских железных дорог перешла на использование нефтяного топлива (мазута) для локомотивов.
    В 1892 году было создано акционерное общество Юго-Восточных железных дорог, объединивших Козлово-Воронежско-Ростовскую и Орлово-Грязи-Царицинскую дороги. К началу XX века общая протяженность линий, принадлежавших обществу составляла более 3 тысяч верст.
    В 90-е годы XIX века на дорогу стали поступать новые паровозы типа 0-4-0 серии О различных индексов.

    В 1898 году построена железнодорожная ветка Миллерово-Луганск. Построение железнодорожной дороги дало возможность быстрому проникновению торгового капитала, а позднее и промышленного в донские степи.
    В начале ХХ века часть Курско-Харьково-Азовской дороги, проходившая по землям Области Войска Донского, вошла в состав Екатерининской ж.д. В 1900 году была открыта ветка Царицын-Морозовская-Лихая, связавшая Волгу и восточный Донбасс. Годом раньше пущен в строй участок Царицын-Торговая(ныне Сальск)-Тихорецкая протяженностью более 500 км. Станции Лихая и Миллерово стали узловыми. К ним сходились почтовые тракты и доставлялся хлеб из окрестностей.
    Начавшаяся в 1904 году русско-японская война и революция 1905 года привели к тому, что строительство новых линий надолго приостановилось. За период с 1901 по 1913 год была построена ветка от Батайска до Азова длиной 28 верст, принятая в эксплуатацию в 1911 году. С началом нового столетия на дороги стали поступать товарные паровозы типа 1-4-0 серии Щ, а затем, в 10-е годы, типа 0-5-0 серии Э. Пассажирское движение на Екатерининской и Юго-Восточных дорогах обеспечивали паровозы типа 2-3-0 серии Вк, постройки американского завода "Балдвин", а также небольшое количество отечественных паровозов 1-3-0 серии Нв.
    На Владикавказской дороге в пассажирском движении работали одни из самых мощных паровозов того времени типа 2-3-0 серии Лп.
    В 1915 году была открыта ветка Владикавказской дороги Батайск-Торговая (в настоящее время Сальск)..