De huidige spoorwegverbinding tussen Utrecht en Rotterdam is verspreid over bijna honderd jaar door drie verschillende spoorwegmaatschappijen aangelegd. In 1855 opent de Nederlandsche Rhijnspoorweg-Maatschappij, als zijtak van de Rhijnspoorweg, de spoorlijn Utrecht - Rotterdam Boerengat. De verbinding is ruim drie jaar later verlengd tot het Maasstation. In 1899 opent de Hollandsche IJzeren Spoorweg-Maatschappij tussen de Oude Lijn en de spoorlijn Utrecht - Rotterdam Maas de zogenaamde Ceintuurbaan. De verbinding ten noorden van Rotterdam krijgt aan beide zijden van de stad zowel in oostelijke als in westelijke richting aansluitingen op de bestaande spoorlijnen. Al voor de Tweede Wereldoorlog ontstaan plannen om de verbinding tussen Utrecht en Rotterdam vanaf Nieuwerkerk naar de Ceintuurbaan te verleggen. In 1953 komt deze verbinding gereed en sluit NS het Maasstation.

In 1856 is de zogenaamde Rhijnspoorweg tussen de Nederlandse havens en het Pruisische achterland gereed. Door geschillen tussen de Nederlandsche Rhijnspoorweg-Maatschappij en Cöln-Mindenr Eisenbahn-Gesellschaft die respectievelijk het Nederlandse en het Pruisische deel van de verbinding exploiteren, besluit de NRS al na enkele jaren vanaf Zevenaar een nieuwe verbinding met Pruisen aan te leggen. De nieuwe verbinding ligt tussen Zevenaar en Elten parallel aan de bestaande spoorlijn naar Emmerich en buigt hierna af naar Kleve. Bij Welle komt een veerpont over de Rijn. In 1865 rijden de eerste treinen over de nieuwe verbinding. Zo'n twintig jaar later is de spoorlijn door de nationalisatie van de Duitse spoorlijnen overbodig. Desondanks is het baanvak Elten - Welle en de bijbehorende veerdienst pas in augusutus 1926 opgeheven.

In navolging op de Rhijnspoorweg van Amsterdam via Utrecht en Arnhem naar het Duitse achterland, de aansluitende spoorlijn Rotterdam - Utrecht en de spoorlijn Breukelen - Harmelen als verbinding tussen beide lijnen, opent de Nederlandsche Rhijnspoorweg-Maatschappij in 1870 de spoorlijn Den Haag - Gouda. De NRS legt de lijn voornamelijk aan met het oog op de grootschalige uitbreidingsplannen voor de haven van Scheveningen. Zo heeft de spoorwegmaatschappij de belangrijkste verbindingen tussen drie van de grootste havens in Nederland en het Duitse achterland in handen. De uitbreiding van de Scheveningse haven blijft echter uit en het zal nog tientallen jaren duren tot de badplaats zelf per trein bereikbaar is. Het belang van de Haagse zijtak blijft qua goederenvervoer dan ook achter op de eerder aangelegde verbindingen van de NRS. Voor het personenvervoer is de verbinding echter al snel één van de hoofdlijnen van het Nederlandse spoorwegnet. In de jaren '30 is de spoorlijn onderdeel van het zogenaamde Middennet en vanaf 1970 is het één van de hoofdlijnen in het intercitynet van NS.

Ter concurrentie van de HSM-verbinding van Amsterdam naar Den Haag en Rotterdam legt de NRS in 1869 een dubbelsporige spoorlijn tussen Breukelen en Harmelen aan. De lijn verbindt de Rhijnspoorweg Amsterdam - Utrecht - Arnhem met de spoorlijn Utrecht - Rotterdam. Tot die tijd moeten de NRS-treinen tussen Amsterdam en Rotterdam kopmaken in Utrecht. Wanneer in 1870 ook de zijtak van Gouda naar Den Haag wordt geopend, biedt de NRS een aantrekkelijk alternatief voor de Oude Lijn. De NRS rijdt met doorgaande treinen van Amsterdam naar Den Haag en Rotterdam. De eerste jaren rijden ook diverse treinen tussen Utrecht en Amsterdam via de nieuwe route. De oude Rhijnspoorweg tussen Breukelen en Utrecht is namelijk pas in 1872 dubbelsporig. Vanaf 1874 rijden de rijtuigen voor Rotterdam en Den Haag vaak gecombineerd in één trein waarvan in Gouda al rijdend het Haagse deel wordt afgekoppeld. Doormiddel van het zogenaamde glipsysteem wordt het achterste treindeel tot stilstand gebracht en met een andere locomotief naar Den Haag gereden.