东北铁路历史悠久，从1891年清政府修筑关内外铁路起，迄今已有120多年。新中国成立前和成立初期，东北铁路以路网形成最早、布局最密、运输能力最强，在中国铁路发展史上占有十分重要的位置。
京奉铁路上最早建成的路段是1881年建成通车的唐胥铁路（唐山至胥各庄），这一段铁路最早于1877年开始修建，最初以骡马作为牵引动力。1888年8月底延长至天津东站，本有延长至通州的计划，后因清政府顽固势力的阻挠最终搁置。后经过廊坊、丰台延长至北京。1898年10月，清政府修筑铁路将京榆铁路延伸至奉天（今称沈阳）改称关内外铁路，并与英国、俄国签定关内外铁路借款合同。1907年8月又改称京奉铁路。1911年中华民国成立后，京奉铁路改称北宁铁路，由北洋政府交通部管辖。1912年京奉铁路全线通车，并与由日本管辖的南满铁路接轨。1928年6月15日，南京国民政府宣布完成北伐，并将北京改名北平，北宁铁路也改称平奉铁路。1929年4月15日，南京国民政府铁道部再次将平奉铁路改称北宁铁路。1949年10月，中华人民共和国成立，北宁铁路改称京沈铁路，后正式与原南满铁路哈尔滨至沈阳段合并为京哈铁路。京奉铁路从1877年始建，1930年随着辽宁总站（沈阳北站）的落成而竣工，前后经历了53年的时间。
从19世纪80年代开始， 沙皇俄国即开始酝酿建设一条穿过中国东北地区的铁路，把远东重镇符拉迪沃斯托克（海参崴）与其国境内的西伯利亚铁路东段连接在一起。清朝光绪二十二年（公元1896年），清政府允许俄国修筑东清铁路。同年12月，俄国将铁路定名“满洲铁路”，遭到李鸿章的反对。李鸿章坚持“必须名曰‘大清东省铁路’，若名为‘满洲铁路’，即须取消允给之应需地亩权”。因此正式定名为大清东省铁路，又称中国东省铁路，简称东清铁路。
1897年8月举行开工仪式，1898年8月东清铁路正式动工，以哈尔滨为中心，分东、西、南部三线，由六处同时开始相向施工。全线划分为二十一个工区，其中南部支线八个工区。1902年11月，西线正式营业。1903年7月，东线正式营业，哈尔滨至海参崴开行直达列车，实现与外贝加尔铁路的联运。南线于1903年正式营业，至此，中东铁路全线正式通车运营。日俄战争（1904 年）后，沙俄把南满铁路的长春至大连段转让给了日本。北部干线（满洲里到绥芬河）和南满支线（宽城子至旅顺）及其他支线，全长约2500多公里，采用俄制1524毫米轨距，干支线相连，恰如“T”字形，分布在中国东北广大地区。
1920年起东清铁路始称中国东省铁路，简称中东铁路或中东路，长春以北段（即北满铁路）由中苏共同经营。1922年2月28日，北京政府与苏俄、远东共和国两政府代表就中东铁路问题签定协定大纲规定：中东铁路归中国政府管理；俄人所有该铁路股份由中国政府于向后5年内收回之；该路未完全收回前，苏俄、远东两政府之代表有权派员参与该路路政；中东路所负各国政府及外商之债，由中国政府完全负责。
1935年3月，苏联把中苏共同经营的中东铁路北段（北满铁路）以1亿4千万日元卖给了日本扶植的伪满洲国。1945年8月，抗日战争胜利，苏军驻扎中国东北，中东铁路改称中国长春铁路，由中苏共管。
1950年4月25日，中苏双方通 过谈判，成立了中国长春铁路公司，作为中苏两国在中东铁路移交前共同管理该路的机构。1952年12月31日，结束中苏共管，中长铁路（原中东铁路）完全由中国收回，归中国所有。当时恢复设立哈尔滨铁路管理局，管辖中长铁路全部，包括哈尔滨到旅顺的哈大铁路。其后中东铁路分为了滨洲线、滨绥线、哈大线三条铁路线，延续至今。
滨洲铁路
滨洲铁路（哈尔滨—满洲里），系原东清铁路的西部干线，故亦称之为西部线。光绪二十三年（1897年）举行开工仪式；光绪二十四年（1898年）3月完成设计；当年6月东清铁路工程局正式办公，8月在哈尔滨同满洲里两边同时破土开工。光绪二十六年（1900年）4月，铁轨由哈尔滨站铺到安达站，铁路占地916.53垧。光绪二十八年（1902年）1月14号开始临时营运，光绪二十九年（1903年）7月正式通车。初期开通一对旅客列车和一对客货混合列车，平坦路段的运行速度为32 km/h，1917年后提到48 km/h，东北沦陷后提到60 km/h。
1935年3月，满洲国开通全线满铁。
1983年，哈尔滨站到安达站之间复线工程开工，到1985年完成121公里长的复线化。
截止到2009年已经完成全部复线化。
2014年开始电气化施工，预计2017年竣工。
滨绥铁路
滨绥铁路，原称东清铁路东线，东起中俄边境城市绥芬河，西至冰城哈尔滨，于1898年6月9日开工建设，1901年3月3日全线贯通。是黑龙江省重要的铁路干线，也是一条年逾百年的历史文物铁路，是著名的中东铁路重要的组成部分。
滨绥铁路哈尔滨站至香坊站为单线铁路，香坊站至绥芬河站为复线铁路。牡丹江至绥芬河段，2010年至2015年12月新建了电气化复线铁路，设计速度200km/h，至此列车不再走原有的单线铁路 ；哈尔滨至牡丹江段电气化，2016年4月破土动工，将于2017年底竣工
原为1897—1903年沙俄在我国东北境内所筑中东铁路的一部分（长春至大连段）。日俄战争后，为日本所占，改称南满铁路。为了管理南满铁路，日本于1906年11月26日成立南满洲铁道株式会社，总部设在东京。
南满洲铁道株式会社成立后， 该公司後又获得了安奉铁路（安东至奉天）、抚顺铁路（奉天至抚顺）、牛庄铁路（大石桥至营口）的路权，其铁路从奉天再向南偏东延申，直达中、朝边境的安东，与朝鲜半岛的铁路系统连接起来。 抗日战争胜利后，和旧中东铁路合并为中国长春铁路。
1907年6月13南满铁路线起自吉林省长春，止于辽宁省大连。在辽宁省内的长度为579.5公里。南满铁路线自1898年动工，1903年建成。1907年到1934年建成复线。为了提高铁路的运输能力，还施行了大连至苏家屯之间的复线敷设工程。1909年10月27日，这一复线工程完成并通车。1915年6月，又开始修筑上述复线的延长线——苏家屯至奉天间的复线。历时三年余，于1918年11月开始通车。1919年满铁又制定了修筑奉天至长春的复线计划，1921年11月，奉天至铁岭间的复线通车，铁岭以北至长春间的复线虽然自1921年便着手修筑，但到1931年“九一八事变”前的10年间一直是断断续续进行的。直至“九·一八”事变后，关东军占领东北，对满铁的军事运输能力的要求不断增大，满铁又全力修筑铁岭以北的复线，1934年9月，大连至长春间复线才完工。长大线支线较多，沿线与沈丹线、沈锦线、沈吉线、沟海线、苏抚线、辽溪线、铁法线、开丰线、金城线、旅顺线等线相接。如浑河—抚顺线，联系鞍山和抚顺；大石桥—营口线，为营口港与腹地联系的运输动脉。海城—沟帮子线，贯通盘锦地区。
日俄 双方同意以宽城子为两国铁路区分点-宽城子以北归沙俄，宽城子以南归日本。在其所管区域内，保留和新设的车站干线上有：大连、南关岭、大房身、金州、三十里堡、普兰店、瓦房店、得利寺、万家岭、熊岳城、盖平、大石桥、海城、汤岗子、鞍山站、苏家屯、奉天、虎石台、新台子、铁岭、开原、昌图、双庙子、四平街、郭家店、公主岭、范家屯、宽城子。1907年4月1日，满铁开始营业时，它所管辖的铁路干线大连至孟家屯（今长春南站）695.2公里，同年7月又接收孟家屯以北8.5公里，共计703.7公里。在以后的40年里，日本为了在中国东北攫取资源，修建铁路。截止至1943年10月1日，满铁已建成通车的铁路，计有新线5149.9公里和复线888.6公里。形成了东北的铁路网络。
安奉铁路
安奉铁路从安东(今辽宁丹东)到苏家屯，长261公里，1904年动工。1905年9月，日本战胜沙俄，于是继续强行修筑安东至奉天间的军用轻便铁道。11月26日，清政府与日本签订《日清满洲善后协约及附属条约》，清政府同意日方所修筑的安奉线轻便窄轨临时军用铁道改建为标准轨距永久性的商业铁路。到12月15日，安奉线全长303.7公里的军用窄轨轻便铁路建成通车，全线设25个停车站，安东站为甲等站。安奉铁路（丹东至沈阳）是日俄战争期间，日军擅自修筑的轻便铁路，全长261公里，1904年动工，1905年竣工。战后日本在中日《会议东三省事宜》附约中获得了将该路改成标准铁路、继续经营15年的特权。满铁于1907年4月接管该路，清政府反对将安奉铁路并入满铁。但满铁仍遵照日本政府的指令，着手改建。1909年8月强行动工，1911年10月完工，11月正式通车。该路连接南满铁路，通过鸭绿江大桥与朝鲜铁路相连，有着极其重要的军事价值。至此日本将朝鲜殖民地与中国东北连为一体。
始建于1898年、1903年建成通车的哈大铁路，北起哈尔滨，南到大连，途经长春、四平、沈阳、鞍山、海城等108个城市，全长946．5公里，并同沈山、沈吉等23条干线衔接。这条铁路客流量大，货运量多，是东北地区经济大动脉，有“黄金线”的美誉。1994年初，铁道部批准哈大铁路电气化改造工程正式动工。经过沈阳铁路局广大建设者7年的艰苦努力，哈大铁路成功引进了德国电气化铁路技术、设备维修和管理项目，于2001年8月下旬投入运营，从而结束了东北地区无电气化铁路的历史。哈大电气化铁路开通后，客车时速达到每小时140公里至160公里，货物牵引能力由原来的4000吨提高到5000吨，年运输能力将提高到7000万吨，将极大地提高东北地区的铁路运输能力。2002年1月，沈阳铁路局在沈阳至大连区间，进行了“蓝箭”电动车组的运行试验，试验列车最高时速达到194公里，运行时间比现在的运行图缩短20%，乘坐舒适度也大为改善。3月，沈阳至哈尔滨、沈阳至大连间货物列车重载5000吨试验获得成功，货物列车牵引能力提高1000吨。2002年8月1日起，沈阳铁路局对沈阳至大连间列车运行图进行优化，增加列车开行对数，压缩运行时间，优化列车编组。10月1日，沈阳铁路局还将更换新型双层包厢式车体，适应旅客的新需求。2003年5月，投资2．4亿元，国内技术含量最高、设备条件最好的集中动力型电力机车组（俗称子弹头列车），将投入到沈阳大连间运营。
哈大铁路各铁路局分界：
1、哈尔滨铁路局管辖范围：哈尔滨站——兰棱站；
2、沈阳铁路局管辖范围：蔡家沟站——大连站。
哈大铁路上各车务段的管辖范围：
哈尔滨铁路局哈尔滨车务段：哈尔滨站——兰棱站；
沈阳铁路局鞍山车务段：林盛堡站；
沈阳铁路局大连车务段：沙河口站。
其中哈尔滨站是哈尔滨铁路局管辖直属特等站；长春站、沈阳站、苏家屯站为沈阳铁路局直属特等站。
哈尔滨南站为哈尔滨铁路局直属一等站；
沈阳北站、四平站、辽阳站、灵山站、大石桥站、金州站、南关岭站、大连站、锦州站为沈阳铁路局直属一等站。
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