Однако попытки увеличить пропускную способность дороги собственными силами НКПС результатов не принесли. Сказалась полная неразвитость местной инфраструктуры, не позволявшая надеяться на приток вольнонаемной рабочей силы. К началу 1930 г. население всего Дальневосточного края, включая Камчатку и северный Сахалин, составляло 2099,7 тыс. чел., из них население материковой части ДВК составляло соответственно около 2049 тыс. чел. Из них в городах проживало около 512 тыс. чел. Остальные были рассеяны в сельской местности.
Около 60 % общей численности населения составляли мужчины. Учитывая наличие большого количества детей в крестьянских и бывших казачьих семьях, трудоспособное мужское население края не могло превышать 650 тыс. чел. И эти тысячи были рассеяны от Читы до Владивостока. В местности пролегания трассы будущей Байкало-Амурской дороги население отсутствовало, а в районе трассы Транссиба и Забайкальской дороги основная масса населенных пунктов располагалась южнее, ближе к Амуру.
Промышленная база в крае также отсутствовала; крупнейшим предприятием оставался владивостокский Дальзавод с 5,5 тыс. рабочих. Среди прочих предприятий 80 % составляли заведения по переработке сельхозпродукции. Практически полное отсутствие на трассе развитой инфраструктуры исключало приток квалифицированной рабочей силы из Европейской части страны. В результате вместо 32 тыс. чел., потребных для развертывания работ на трассе, за счет местных ресурсов к концу 1932 г. удалось навербовать 1200.
О реальном положении с трудовыми ресурсами в регионе ярко свидетельствует совместное постановление ЦК ВКП(б) и СНК СССР «О льготах населению Дальневосточного края» от 16 декабря уже 1933 г. Документ, предоставляющий переселенцам невиданные льготы, вплоть до освобождения от обязательных поставок сельхозпродукции на 10 лет или 50 % повышении заработной платы, показывает, что нехватка рабочих рук в регионе стала вопросом государственной важности, и снимает вопрос о возможности постройки железной дороги с привлечением отсутствовавшей вольнонаемной рабочей силы.
В октябре 1932 г. выполнение работ было поручено ОГПУ. Масштабы предстоящей работы были таковы, что сил на выполнение новых работ не хватало. Проблему с рабочей силой решил СНК СССР, принявший специальное постановление «Об объектах строительства, выполняемых силами ОГПУ» от 25 октября 1932 г. Постановление определило список первоочередных строек, в их число попали: Беломорско-Балтийский канал, канал Москва-Волга, работы на Колыме, Ухте и Печоре, а также Байкало-Амурская магистраль (так назывался участок железной дороги от Байкала до Амура). Возложение на лагеря ОГПУ каких бы то ни было иных работ запрещалось, полностью прекращалась передача заключенных и специалистов другим ведомствам.
Это постановление оставалось в силе до 1935 г., когда в связи с образованием союзного НКВД и перераспределением заключенных удалось увеличить количество рабочих. Вскоре приказом ОГПУ от 10.11.1932 г. создается Байкало-Амурский ИТЛ, с задачей ведения железнодорожного строительства. Первой целью стало сооружение вторых путей на участке Карымская-Хабаровск. Затем началось сооружение вторых путей на участке Хабаровск-Ворошиловск.
В 1932–1939 гг. силами ГУЛАГ ОГПУ – НКВД СССР в Сибири и на Дальнем Востоке велось железнодорожное строительство следующих масштабов: строительство 2-х путей на участке Карымская – Хабаровск, Хабаровск – Ворошиловск, железнодорожные линии Волочаевка – Комсомольск, Биробиджан – Блюхерово, глубокие обходы (в 70–80 км от государственной границы) с мостами через Бикин, Ишим, Уссури, Хор, железнодорожная ветка Улан-Удэ – Наушки, железная дорога Мундыбаш – Таштагол. При этом с мая 1935 г. на НКВД было возложено также сооружение станционных зданий, электростанций, депо и т. п. Численность осужденных в Байкало-Амурском ИТЛ уже к 1.01.1934 составила 62 130 чел., а 1 июля на строительстве было занято 104 879 чел.
Работы по строительству двух путей Карымская – Хабаровск начались с 1932 г. Протяженность построенных путей – 2217 км, сметная стоимость 1 142 500 тыс. рублей. Объем работы по грунту – 48600000 кубометров, по бетону (кладка искусственных сооружений) – 737 тыс. кубометров, по балластировке – 7640 тыс. кубометров. Дорога сдана в эксплуатацию 1.11.1937 г.
Вторые пути Хабаровск – Ворошиловск. Работы начались в 1933 г. Протяженность – 655,6 км, сметная стоимость 481 700 тыс. рублей. Объем работ: земляных – 15 640 тыс. кубометров, кладка искусственных сооружений – 146,5 тыс. кубометров, балластировка – 3540 тыс. кубометров. Дорога сдана в эксплуатации к началу 1938 г..
В тех местах, где полотно железной дороги проходило слишком близко к границе, было построено свыше 63 км глубоких обходов. В процессе строительства было наведено 4 моста через реки Бикин, Иман, Уссури и Хор.