В итоговом документе комиссии по строительству дороги появилась следующая запись: «По выслушании многосторонних по сим предметам объяснений положено было и повалено Его Императорским Величеством: Железную дорогу между С.-Петербургом и Москвой необходимо устроить за счет казны; для этого ныне же сделать сперва обозрение удобнейших местностей для пути сего предполагаемых, а потом подробные по оным технические изыскания; между тем, для покрытия потребных денежных расходов обратиться к займу или к иным выгоднейшим мерам, о коих поручить Министру Финансов внести свои предложения в Финансовый Комитет. Засим частные замечания, к исполнению настоящего проекта относящиеся, представить лицам в суждении учавствовавшим, сообщить по принадлежности для приобщения их к общему делу для принятия их на вид при дальнейшем выполнении проекта».
Император Николай I подписал Высочайший указ о строительстве железной дороги 1 февраля 1842 года, а для реализации столь масштабного проекта государь учредил особый Комитет под председательством наследника престола великого князя Александра Николаевича. При Комитете создавался исполнительный орган - Строительная комиссия, которую возглавил генерал-адъютант граф Александр Христофорович Бенкендорф (1783-1844). Проект строительства железной дороги стал государственным делом.
На изыскания и подготовительные работы комиссия привлекла американского инженера Джорджа Уистлера (1800-1849), но в 1849 году его сменил Томпсон Браун (1807-1855). Для более эффективного управления строительством общий участок дороги разделили на два. Часть «Санкт-Петербург - Бологое» отдали под начало П.П. Мельникова, работами от Бологого до Москвы руководил Н.О. Крафт. Работы по сооружению Николаевской магистрали начались 27 мая 1843 года и продлились более восьми лет, при этом общая стоимость новой дороги составила 67 миллионов рублей.
Для нормального функционирования важно было обустроить остановочные пункты и станции, а также возвести два главных пассажирских комплекса: вокзалы в Санкт-Петербурге и Москве.
Николаевский вокзал (пл. Восстания, 2), переименованный в 1930 году в Московский, занимает центральное место в ансамбле площади Восстания. Свое первоначальное название этот пассажирский терминал получил в честь императора Николая I Павловича, поддержавшего строительство железной дороги Санкт-Петербург - Москва. В его же честь назвали и саму железную дорогу, которую в 1923 году в соответствии с решением Министерства путей сообщения переименовали в Октябрьскую железную дорогу.
Первый проект вокзала на Знаменской площади разрабатывал Департамент путей сообщения, но в силу слабости архитектурной части император отверг министерское предложение. Все дело в том, что формирующаяся Знаменская площадь находилась не только в самом центре столицы, но и выступала центром важных транспортных направлений, таких как Невский проспект, Александро-Невская лавра и Забалканский (Московский) проспект. Пока не было здания вокзала, площадь оставалась не оформленной, по сути, пустой. Ситуацию на площади не меняло и наличие Знаменской церкви - высотной доминанты того времени.
Составление проекта в итоге досталось архитектору Константину Андреевичу Тону (1794-1881), но от Департамента путей сообщения ему назначали в консультанты архитектора Рудольфа Андреевича Желязевича (1811-1874), исполнившего проект дебаркадера проектируемого вокзала.
Торжественное открытие Николаевского вокзала, строительство которого началось в 1844 году, состоялось спустя семь лет - первый поезд в Москву отправился 18 августа 1851 года, а поездка продолжалась девятнадцать часов. Это был императорский поезд, состоящий из девяти вагонов. Рядовой пассажирский состав первый раз вышел из Санкт-Петербурга в Москву спустя два с небольшим месяца, то есть 1 ноября. Но опробовали железную дорогу еще до поездки императора Николая I, и в качестве подопытных выступили военные лейб-гвардии Преображенского, Семеновского Кавалергардского и Конного полков, которых 14-16 августа 1851 года возили по вновь проложенному пути.
Так как дорога строилась частями, уже весной 1847 года поезда связали Санкт-Петербург и Колпино, о чем своим читателям 8 мая 1847 года сообщила газета «Санкт-Петербургские ведомости» (№ 101): «5-го мая, в 10 часов утра, паровоз С.-Петербурго-Московской железной дороги повел в село Колпино несколько вагонов, со взиманием платы за открытые места по 25 коп., закрытые, на скамейках 50 коп., а в креслах, по 75 коп. сер[ебром]». Но вернемся к зданию Николаевского вокзала.