In 1860 start de Hollandsche IJzeren Spoorweg-Maatschappij met de aanleg van een spoorlijn van Leiden naar Woerden. Door door overheidsbemoeienis is de aanleg van de lijn in 1862 gestaakt. Ruim tien jaar later gaat een nieuwe concessie voor een spoorlijn tussen Woerden en Leiden naar de Spoorweg-Maatschappij Leiden-Woerden. In tegenstelling tot het ontwerp van de HSM en latere plannen, is de verbinding ten zuiden van de Oude Rijn aangelegd. De LW neemt de spoorlijn in oktober 1878 in gebruik. De exploitatie wordt verzorgd door de NRS. De spoorlijn is de eerste decennia vooral in gebruik voor het lokale goederenvervoer en in 1950 geëlektrificeerd om het reizigersvervoer te versnellen. Het traject blijft grotendeels enkelsporig.

Om Nijmegen als één van de laatste Nederlandse steden een eigen spoorwegaansluiting te geven, is in 1863 de Nijmeegse Spoorwegmaatschappij opgericht. De spoorwegmaatschappij neemt in 1865 een 27 kilometer lange spoorlijn naar Kleve in gebruik. In Kleve is een aansluiting op het Duitse spoorwegnet en via Elten ook met het Nederlandse spoorwegnet. In 1879 is Nijmegen ook op het Nederlandse spoorwegnet aangesloten. De daaropvolgende decennia groeit de lijn naar Kleve uit tot een belangrijke internationale verbinding. Na de Tweede Wereldoorlog neemt het belang van de lijn echter weer snel af. In 1991 rijden de laatste reizigerstreinen over de verbinding. Sindsdien zijn er regelmatig plannen om de voormalige NSM-lijn te reactiveren. 

Door de aanleg van de staatsspoorwegen raakt het spoorwegnet van de HSM achter op het uitgebreide netwerk van de SS. De maatschappij richt zich dan ook op een eigen verbinding tussen Amsterdam en Duitsland. De HSM legt tussen 1870 en 1876 tussen Amsterdam en Zutphen de Oosterspoorweg aan. In het verlengde hiervan legt de Nederlandsch-Westfaalsche Spoorweg-Maatschappij de spoorlijn Zutphen - Winterswijk - Borken - Gelsenkirchen aan. De spoorlijn wordt geëxploiteerd door de HSM en is van groot belang voor het kolenvervoer vanuit het Ruhrgebied. De NWS legt naast de lijn naar Gelsenkirchen in opdracht van Pruisen ook een zijtak van Winterswijk naar Bocholt aan. Deze lijn is al in de jaren '30 gesloten en opgebroken. In de loop van de jaren '60 neemt het kolenvervoer snel af. In 1979 wordt de lijn tussen Winterswijk en Duitsland gesloten. Het resterende deel is inmiddels een regionale zijlijn die diverse malen met sluiting wordt bedreigd. Teneinde het reizigersaantal op te schroeven start NS een intensieve samenwerking met regionale vervoerders. Dit resulteert in 1999 tot de overname van de treindienst door Syntus, een joint venture van NS en busmaatschappij Oostnet. In december 2012 neemt Arriva de exploitatie van het traject over.

In 1872 wordt de Nederlandsche Zuid-Ooster Spoorweg-Maatschappij opgericht. De NZOS legt slechts één spoorlijn aan. Het baanvak Tilburg - 's-Hertogenbosch - Nijmegen verbindt diverse staatslijnen en wordt in 1883, twee jaar na de opening, overgenomen door de Staatsspoorwegen. Tot het begin van de twintigste eeuw vormt de verbinding een belangrijke schakel in het internationale treinverkeer. Na de Eerste Wereldoorlog neemt het belang van de lijn af en wordt de voormalige NZOS-lijn voornamelijk gebruikt voor de verbinding tussen Noord-Brabant en Oost-Nederland. Het baanvak is in 1957 geëlektrificeerd. Het duurt nog tot 1981 voordat het laatste deel van de spoorlijn van een tweede spoor is voorzien. De Maasbrug bij Ravenstein is nog altijd enkelsporig.

Van 1905 tot 1908 legt de Zuid-Hollandsche Electrische Spoorweg-Maatschappij de eerste geëlektrificeerde spoorlijn van Nederland aan. De lijn loopt van het nieuwe Rotterdamse station Hofplein via Den Haag naar Scheveningen. Het volledige tracé is dubbelsporig uitgevoerd. Naar aanleiding van de ervaringen op de Hofpleinlijn begint ruim tien jaar de elektrificatie van de belangrijkste lijnen van het Nederlandse spoorwegnet. NS sluit in 1953 de verbinding naar Scheveningen. In 1975 wordt de treindienst verlegd naar het nieuwe Haagse Centraal Station. Twee jaar later wordt bij Noordorp de nieuwe Zoetermeer Stadslijn op de Hofpleinlijn aangesloten. Beide lijnen zijn op 3 juni 2006 gesloten voor het treinverkeer en in het kader van het project RandstadRail omgebouwd voor de exploitatie met sneltrams. Drie maanden later rijden de trams van de HTM naar Zoetermeer en de metro's van de RET naar Rotterdam.