In 1943 wordt bij Schoonebeek aardolie gevonden. Direct na de oorlog verschijnen de eerste ja-knikkers rond het dorp en begint de afvoer van de olie naar de raffinaderijen bij Rotterdam. NS legt hiervoor een nieuwe goederenlijn tussen Nieuw Amsterdam en Schoonebeek aan. Na exact vijftig jaar stopt het olievervoer per spoor. Het duurt vervolgens tot 2016 tot de lijn wordt opgebroken.

In de jaren '80 ontstaan de eerst plannen om de bestaande spoorlijn tussen Dordrecht, Geldermalsen en Elst om te bouwen tot deel van een hoogwaardige goederenlijn tussen de Rotterdamse haven en het Duitse achterland. Om woonkernen te ontzien, onder andere met het oog op veiligheid en geluidshinder en het verkomen van conflicten met reizigerstreinen is in 1993 besloten een geheel nieuwe spoorlijn aan te leggen. Vijf jaar later begint uiteindelijk de aanleg van de nieuwe Betuwelijn. In 2007 is de Betuweroute, zoals de lijn inmiddels heet, in gebruik genomen.

In juni 1988 presenteert NS het toekomstprogramma Rail 21, Sporen naar een nieuwe eeuw. In het programma zijn drie hogesnelheidslijnen opgenomen: de Zuiderzeelijn van Lelystad naar Groningen, de HSL-Oost tussen Amsterdam en Arnhem via de bestaande Rhijnspoorweg en HSL-Zuid tussen Amsterdam en de Belgische grens. Uiteindelijk is alleen de HSL-Zuid gerealiseerd. Volgens de prognose in 1988 rijden in 1998 de eerste hogesnelheidstreinen over de nieuwe lijn. Het duurt echter nog tot dat jaar voordat de definitieve plannen voor de verbinding zijn goedgekeurd. In 2006 is de spoorlijn tussen Hoofddorp en Rotterdam gereed. Vervolgens duurt het nog tot september 2009 voordat de eerste reizigerstreinen van de nieuwe verbinding gebruikmaken. De treindienst via de Hogesnelheidslijn wordt in eerste instantie uitgevoerd door High Speed Alliance BV, onderdeel van NS Hispeed. Vanaf december 2009 maakt de Thalys tussen Rotterdam en België gebruik van de HSL. In april 2011 neemt HSA ook de verbinding Rotterdam - Breda in gebruik.

Eind 2006 start ProRail met de aanleg van de Hanzelijn. De nieuwe spoorwegverbinding tussen Lelystad en Zwolle betekent niet alleen een rechtstreekse treinverbinding tussen beide steden en een snellere verbinding tussen Noord-Nederland en de noordelijke Randstad maar ook minder druk op de Centraalspoorweg over de Veluwe en de Gooilijn tussen Amsterdam en Amersfoort. De nieuwe spoorlijn is zo'n vijftig kilometer lang en zowel geschikt voor reizigers- als goederenvervoer. Tussen beide provinciehoofdsteden zijn slechts twee nieuwe stations geopend: Dronten en Kampen Zuid. In Lelystad sluit de lijn aan op de Flevolijn. Bij Hattem is een aansluiting op de Centraalspoorweg gerealiseerd. De oude IJsselbrug ten zuiden van Zwolle is met het oog op het toenemende treinverkeer vervangen door een nieuw exemplaar op Rijnvaarthoogte. NS neemt de spoorlijn met het ingaan van de nieuwe dienstregeling 2013 in gebruik.

In 1972 start de aanleg van de eerste nieuwe spoorlijn voor reizigersvervoer sinds de Tweede Wereldoorlog. Om de nieuwe wijken van de groeikern Zoetermeer met Den Haag te verbinden is de Zoetermeer Stadslijn ontwikkeld. Hoewel er plannen zijn voor een sneltram- of metroverbinding is uiteindelijk gekozen voor een spoorlijn voor normaal treinverkeer. In eerste instantie wordt gedacht aan een doodlopende aftakking vanaf de Hofpleinlijn, uiteindelijk krijgt de aftakking de vorm van een krakeling. De stadslijn is tussen 1977 en 1979 in etappes in gebruik genomen. NS staakt de treindienst in juni 2006 om plaats te maken voor de sneltrams van de RandstadRail. Het treinvervoer op de krakeling is vanaf de opening tot de sluiting van de verbinding uitgevoerd met tweewagenstellen van het Stadsgewestelijk Materieel.

De verbinding van de luchthaven Schiphol met het Nederlandse spoorwegnet kent een lange voorgeschiedenis. NS investeert in 1964 al in de ruwbouw van het ondergrondse station op de luchthaven en de bouw van een tunnel onder een nieuwe startbaan. Het duurt vervolgens tot 1973 voordat de regering groen licht geeft voor de aanleg van de treinverbinding tussen Amsterdam en Den Haag via Schiphol. In 1978 wordt het traject tussen Schiphol en Amsterdam Zuid in gebruik genomen. In 1981 volgen de baanvakken Amsterdam Zuid - RAI en Schiphol - Leiden. Ondertussen is besloten de Schiphollijn via de zogenaamde Westelijke tak op het Centraal Station aan te sluiten. In 1986 is het tracé over de oude ringspoorbaan gerealiseerd. In 1993 is ook de zogenaamde Zuidelijke tak via Duivendrecht naar Weesp gereed. Aan het begin van de 21e eeuw zijn bij Amsterdam Sloterdijk de Hemboog en bij Duivendrecht de Utrechtboog in gebruik genomen. Sindsdien is Schiphol vanuit een groot deel van Nederland rechtstreeks per trein bereikbaar.

De Flevolijn is in de jaren '80 van de twintigste eeuw aangelegd in de IJsselmeerpolders Oostelijk en Zuidelijk Flevoland. De polders zijn respectievelijk in 1957 en 1968 gereed. Vanaf de goedkeuring door de minister begin jaren '70 tot het in gebruik nemen van de verbinding is een periode van vijftien jaar nodig om de spoorlijn te realiseren. Voor het eerst in de geschiedenis van de spooraanleg heeft ook de publieke opinie op grote schaal invloed op het proces. Op het oude land heeft het tracé te maken met het Naardermeer en de Keverdijkse Polder en op het nieuwe land zijn inmiddels de Oostvaardersplassen ontstaan. Brede maatschappelijke discussies en protesten leiden tot een opvallend slingerend tracé door een gebied dat voornamelijk uit kaarsrechte lijnen bestaat. In 1987 wordt het traject Weesp - Almere Buiten in gebruik genomen. Een jaar later wordt Lelystad bereikt. Met het oog op de groei van beide steden is bij de aanleg van de spoorlijn voor zeven stations de betonnen ruwbouw aangelegd. Vier stations zijn met de opening van de spoorlijn in gebruik genomen. Later zijn de stations Almere Parkwijk en Almere Oostvaarders geopend. De ruwbouw van het geplande station Lelystad Zuid is vooralsnog onaangetast.