Первая российская дорога длиною в 25 вёрст, шириной колеи в 0,857 саженей (182,85 см) была построена за год и восемь месяцев. Специально образованное акционерное Общество Царскосельской железной дороги израсходовало на её сооружение 5 млн. рублей ассигнациями.
1837 год, таким образом, стал стартовым в развитии железнодорожного транспорта в России.
Решительный поворот в железнодорожной политике произошёл спустя несколько лет. Вернувшиеся из Америки инженеры П.П.Мельников и Н.О.Крафт подготовили обстоятельный доклад, содержавший информацию об иностранных железных дорогах.
Особое внимание обращалось на экономическую значимость и культурную полезность железных дорог. Тем более что в условиях происходившего в России в те годы промышленного переворота совершенствование средств транспорта позволяло более оперативно решать многие хозяйственные вопросы.
Железнодорожный транспорт отличался быстротой движения, непрерывностью и всепогодностью, гарантиями сроков доставок и дешевизной перевозок, что делало его преимущества в сравнении с другими видами перемещений того времени очевидными.
1 февраля 1842 г. император подписал указ, в соответствии с которым предполагалось начать строительство Санкт-Петербурго-Московской железной дороги. Инициатором строительства этой первостепенной магистрали на сей раз выступило правительство, возложившее на казну финансирование этого предприятия.
При этом Николай I не препятствовал подробному изучению и рассмотрению правительственным органами предложений частных предпринимателей о строительстве тех или иных рельсовых путей.
11 августа 1842 г. был образован Департамент железных дорог, в котором сосредоточились все распоряжения о постройке новой линии, а впоследствии и других рельсовых путей.
Строительство дороги началось летом 1843 г. на основе проекта П.П.Мельникова, Н.О.Крафта и А.Д.Готмана. Дорога была задумана как двухколесный путь по кратчайшему направлению длиной около 604 верст (в разных источниках протяжённость линии Санкт-Петербург-Москва указывается в 603 и в 609 вёрст). Первоначально определённая сумма, отведённая на строительство, составляла 43 млн. рублей серебром.
Трасса была построена за восемь с половиной лет и обошлась казне в 66 850 тыс. рублей серебром, что оказалось дешевле многих иностранных железных дорог. Относительная дешевизна строительства достигалась за счёт нестандартных инженерных решений, массового использования крепостного труда, применения специализации и поточного метода производства работ.
В процессе проектирования и сооружения дороги определились и параметры, которые в дальнейшем учитывались в железнодорожном строительстве. Так, ширина колеи в 1524 мм стала общегосударственной на сети железных дорог — вплоть до нашего времени. Кроме того были разработаны основы размещения станций и т.д.
Сооружением вокзалов по предписанию Николая I занимались не инженеры, а архитекторы. Для этого пригласили двух известных зодчих — К.А.Тона и Р.А.Желязевича.
К.А.Тон проектировал главные здания вокзалов на магистрали — Московский и Петербургский. Они были завершены в 1851—1852 гг.
Устройства сигнализации и связи для обеспечения безопасности перевозочного процесса в этот период находились ещё на стадии становления. Несмотря на это, российский учёный Б.С.Якоби подготовил аппаратуру телеграфной связи для дороги. Однако к эксплуатации была принята система телеграфной связи немецкого изобретателя В.Сименса.
Официальное открытие крупнейшей в Европе двухпутной дороги состоялось 1 ноября 1851 г. Газета «Северная пчела» восторженно писала об отправлении в 11 часов 15 минут первого «общенародного поезда», который через 21 час 45 минут благополучно прибыл в Москву.
Дорога носила название Санкт-Петербурго-Московская, а после кончины императора Николая I, в 1855 г., была переименована в Николаевскую.
Дорога работает исправно по сегодняшний день вот уже более 150 лет.