De Hollandsche IJzeren Spoorweg-Maatschappij krijgt eind jaren '60 van de negentiende eeuw de exploitatie van Staatlijn K naar Nieuwediep, het latere Den Helder. Omdat de bouw van de Hembrug tussen Zaandam en Amsterdam nog op zich laat wachten, legt de HSM een eigen spoorlijn tussen Uitgeest en Haarlem aan. In 1883 legt de spoorwegmaatschappij een korte zijtak tussen Velsen en de sluizen bij IJmuiden aan. Met de komst van de Velsertunnel is de lijn naar Uitgeest tussen Santpoort Zuid en Beverwijk over enkele kilometers verlegd. In 1983 staakt NS het reizigersvervoer op zogenaamde 'Vislijn' naar IJmuiden. Na het stoppen van het goederenvervoer en een mislukte poging weer reizigerstreinen te laten rijden door een particuliere vervoerder is de verbinding in 1998 definitief gesloten.

Met het oog op de toenemende concurrentie van de Staatsspoorwegen, gaan ook de oude spoorwegmaatschappijen weer nieuwe spoorlijnen aanleggen. Zo kijkt de de Hollandsche IJzeren Spoorweg-Maatschappij voor het eerst naar een verbinding met Duitsland. De spoorwegmaatschappij neemt tussen 1874 en 1876 de zogenaamde Oosterspoorweg tussen Amsterdam, Amersfoort en Zutphen in gebruik. De Nederlandsch-Westfaalsche Spoorweg-Maatschappij zorgt voor het resterende deel naar Winterswijk en het Duitse achterland. Naast belangrijke aanvoerroute voor steenkool, groeit de lijn in de loop de jaren uit tot een belangrijke schakel tussen Amsterdam en Noord- en Oost-Nederland. Ook is de spoorlijn een belangrijke impuls voor de ontwikkeling van verschillende dorpen in Het Gooi.

De Hollandsche IJzeren Spoorweg-Maatschappij neemt in 1874 als zijtak van de Oosterspoorweg de spoorlijn Hilversum - Lunetten in gebruik. In Utrecht legt de HSM een eigen spoorlijn aan de oostzijde van de stad aan en opent hier een eigen hoofdstation. Na het Maliebaanstation loopt de lijn door naar Lunetten waar een overstapstation voor passagiers richting 's-Hertogenbosch is gerealiseerd. De HSM-lijn kruist de bestaande lijnen van NCS en NRS gelijkvloers. Later zijn verbindingsbogen tussen de verschillende spoorlijnen aangelegd. Intensievere samenwerking tussen de verschillende spoorwegmaatschappijen zorgt ervoor dat in de loop van de twintigste eeuw steeds meer treinen naar het Utrechtse hoofdstation rijden. Het Maliebaanstation is in 1939 voor reizigers gesloten. De spoorlijn Blauwkapel - Lunetten wordt nog decennialang gebruikt voor goederenvervoer en als omleidingsroute. Later rijden hier vrijwel alleen nog treinen van en naar het museum. Nadat enkele jaren eerder de aansluiting met de lijn richting 's-Hertogenbosch is verwijderd, is in oktober 2012 de spoorlijn ten zuiden van het Spoorwegmuseum gesloten en later opgebroken.

Aan het eind van de negentiende eeuw legt de HSM de ruim zestien kilometer lange spoorlijn tussen Heerhugowaard en Hoorn aan. Het traject is in oktober 1898 geopend en verbindt de lijnen Alkmaar - Den Helder en Zaandam - Enkhuizen. Beide staatslijnen worden sinds de opening door de HSM geëxploiteerd. De spoorlijn kent slechts één station en enkele stopplaatsen. De stopplaatsen zijn nog voor de Tweede Wereldoorlog gesloten. Het station in Obdam bestaat nog altijd en is tevens de enige kruisingsmogelijkheid op het enkelsporige baanvak. De spoorlijn is tegelijkertijd met het baanvak Zaandam - Enkhuizen in 1974 geëlektrificeerd.