С 1893 г. в стране начинается невиданный подъем железнодорожного строительства. За короткий срок было сооружено 130 новых магистралей общей протяженностью в 22 тыс. верст, т. е. больше, чем за предшествующее двадцатилетие. Ежегодный прирост сети в 1893–1900 гг. составлял в среднем около 3 тыс. верст. Импульсом железнодорожного бума явилось сооружение Великой Сибирской магистрали, имевшее большое военно-стратегическое и международное значение. Правительство, отказавшись от множества предложений отечественного и иностранного капитала, приняло все расходы по строительству на казенный счет. Экономические перспективы дороги рассматривались как способ повышения международного престижа империи. Магистраль, по словам С. Витте, знаменовала «поворот в направлении сообщения между Европой и Азиатским Востоком», что пойдет на пользу России «не только как посредника в торговом обмене, но и как крупного производителя, ближе всего стоящего к народам» Дальнего Востока.
К проектированию и сооружению магистрали привлекались высококвалифицированные кадры русских инженеров-путейцев, мостостроителей, техников. Основным недостатком проекта была однопутность Сибирской магистрали, что предопределило ее низкую пропускную способность. Весь путь был разбит на 12 участков, строившихся поэтапно начиная с мая 1891 г. На постройке дороги ежегодно трудилось 60–80 тыс. рабочих. За восемь с половиной лет был проложен рельсовый путь длиной свыше 5 тыс. верст, что не имело примеров в мировой практике тех лет. Вся постройка магистрали заняла 15 лет из-за сложности прокладки пути через скалистые горы Забайкалья. Большинство линий (60 %) сооружалось путем частных подрядов, остальные — казенно-хозяйственным способом. На подрядах, монополизированных небольшой группой предпринимателей, наживались миллионные состояния. Строительство, значительно превысив первоначальные сметы, вызвало перенапряжение государственного бюджета.
Казенное железнодорожное строительство в конце XIX в. разворачивалось главным образом на окраинах империи и было связано с военно-стратегическими и экономическими задачами. Последние безусловно присутствовали в строительстве линии Пермь — Котлас с целью увеличения протяженности Сибирской магистрали и связи ее с Архангельском как основным внешнеторговым портом на Севере России. Средств продолжить дорогу от Котласа до Архангельска не нашлось, поэтому грузы, прежде всего сибирский хлеб, далее отправлялись по Северной Двине. Интенсивное железнодорожное строительство велось в Средней Азии и Закавказье. Завершение в 1900 г. строительства ветви от Владикавказа к Грозному и вдоль Каспийского моря к Баку позволило включить Закавказские магистрали в общероссийскую сеть железных дорог. В европейской части казенное строительство небольших линий военного назначения велось только в Польше и некоторых западных губерниях, что содействовало уплотнению их сети.
Частное железнодорожное строительство в 1890-х гг. сосредотачивалось в Европейской России. Еще 5 новых линий было проложено от Москвы — крупнейшего торгово-промышленного центра. Началось строительство железной дороги из Петербурга в направлении Киева. Значительно увеличилось количество линий, связывающих зерновые районы страны с Волгой. Это строительство уплотняло железнодорожную сеть Европейской России, но не ликвидировало неравномерность ее распределения. Промышленный центр страны оставался слабо связан железнодорожными путями с Уралом, а сеть железных дорог между Волгой и Уралом была просто ничтожной по сравнению с ее густотой на Юге России и в Юго-Западном районе. На восток страны не шло ни одной линии от большинства портов Верхней и Средней Волги. На Севере европейской части единственную железную дорогу Ярославль — Вологда продлили до Архангельска. Уральская железнодорожная сеть оставалась слабой в сравнении с ЦПР, Польшей, Прибалтикой. Кроме магистрали, идущей через Урал, с запада на восток страны построили линию, связавшую Челябинск — Екатеринбург — Пермь — Вятку и уходившую на север к Котласу. В отличие от других регионов Урал практически не имел железных дорог, проходящих с севера на юг, что, собственно, и создавало густоту железнодорожной сети.