Halverwege de jaren '60 van de negentiende eeuw start de aanleg van de staatslijn tussen Nieuwe Diep (het latere Den Helder) en Amsterdam. Door de aanleg van het Noordzeekanaal en het gedeeltelijk inpolderen van het IJ eindigt de lijn tot 1878 in Zaandam. Dat jaar is de Hembrug gereed en rijden de treinen door naar Amsterdam. De lage brug is in 1907 vervangen door een nieuwe hoge draaibrug. De nieuwe Hembrug ligt zo'n 200 meter ten westen van de oude brug. De oude spoorlijn tussen Zaandam en het buurtschap Den Hem, later Hembrug blijft na de opening van de nieuwe brug in gebruik voor het goederenvervoer. Begin jaren '70 is de goederenlijn opgebroken. In 1983 is de Hembrug vervangen door de Hemspoortunnel en zijn de spoordijk en brug geheel verwijderd.

Als onderdeel van de derde reeks staatslijnen is begin jaren '80 van de negentiende eeuw de spoorlijn Amersfoort - Kesteren aangelegd. Na enig gesteggel tussen verschillende spoorwegmaatschappijen gebruikt de HSM de spoorlijn vanaf 1890 als internationale hoofdlijn. Eerst tussen Amsterdam en het Ruhrgebiet, later naar Limburg, Luxemburg en zelfs Zwitserland. Wanneer de beschadigde Rijnbrug bij Rhenen na de Tweede Wereldoorlog niet hersteld wordt, blijft de spoorlijn tussen Amersfoort en Rhenen in gebruik voor het goederenvervoer. In 1981 neemt NS bij De Haar voor het reizigersvervoer een nieuwe aansluiting naar Veenendaal en Rhenen in gebruik. Het goederenspoor wordt ingekort tot Woudenberg-Scherpenzeel en vanaf 1988 tot auto-importeur PON in Leusden.

De aanleg van aparte spoorlijnen voor het vervoer van goederen van en naar de Amsterdamse haven start al in 1847. Door de opening van het Noordzeekanaal en de verbinding tussen de verschillende spoorlijnen via het geplande Centraal Station komt de aanleg van de Amsterdamse havengebieden en de bijbehordende havenlijnen in de tweede helft van de jaren '70 van de negentiende eeuw goed op gang. Het rangeerterrein De Rietlanden vormt het centrale punt van het groeiende netwerk van havensporen. In de loop der jaren verplaatst de Amsterdamse haven zich steeds verder naar het westen en krijgen de oude havengebieden nieuwe bestemmingen. De uitgebreide spoorweggeschiedenis is hierbij vrijwel overal uitgewist.

De IJmondlijn is lange tijd één van de best bewaarde ongebruikte spoorlijnen in Nederland. Nadat NS op 25 september 1983 de reizigersdienst staakt, zijn eigenlijk alleen de bovenleidingmasten verwijderd. Het traject wordt dan alleen nog voor het goederenvervoer gebruikt. In 1989 is één van de twee sporen opgebroken en de beveiliging vereenvoudigd. In oktober 1994 stopt ook het goederenvervoer. Bijna twee jaar later rijden opnieuw treinen op de Vislijn. LoversRail rijdt vanaf augustus 1996 drie jaar lang met weinig succes dagelijks enkele reizigerstreinen over het traject. Hierna blijft de spoorlijn vijftien jaar vrijwel onaangeroerd. In 2014 is het noordelijke deel echter opgeschoond en verbouwd tot wandelpad en start de verwijdering van het zuidelijke deel voor de aanleg van een busbaan.

De zogenaamde Oosterspoorbaan verbindt sinds juni 1874 Hilversum met Utrecht. De spoorlijn loopt langs de oostzijde van de Domstad en heeft als hoofdstation het Maliebaanstation. Hierna loopt de spoorlijn door naar Lunetten waar de lijn aansluit op de bestaande lijn naar 's-Hertogenbosch en later ook naar Arnhem. Het overstapstation Lunetten is in 1932 gesloten en zeven jaar later stopt ook de reizigersdienst naar het Maliebaanstation. Hier is in 1954 het Spoorwegemuseum geopend. De spoorlijn blijft echter nog wel van belang voor het goederenvervoer en als omleidingsroute. In oktober 2012 is het baanvak Utrecht Maliebaan - Lunetten gesloten. 

Aan het begin van de twintigste eeuw legt de Noord-Friesche Locaalspoorweg-Maatschappij in het noorden van Friesland enkele lokaallijnen aan. NS sluit de lijnen al voor de Tweede Wereldoorlog voor het reizigersvervoer. Hierna blijven grote gedeeltes van het NFLS-net nog tientallen jaren open voor met name het vervoer van aardappelen. Het duurt nog tot 1997 wanneer NS het goederenvervoer op het baanvak Leeuwarden - Stiens, als laatste deel van het vroegere NFLS-net, opheft. Diverse delen van de vroegere spoorlijnen zijn nog in het landschap te herkennen. Bovendien is een groot deel van de stationsgebouwen bewaard gebleven.

Bij de ontwikkeling van de eerste spoorlijnen in Nederland gaat het vooral om een goede verbinding met Duitsland. Naast een snelle verbinding met Berlijn en andere grote steden is de aanvoer van kolen uit het Ruhrgebied voor de groeiende Nederlandse industrie een belangrijke reden voor de aanleg van de spoorlijnen. De Rhijnspoorweg tussen Amsterdam en Keulen is dan ook éen van de eerste spoorlijnen in Nederland. Na de NRS volgen ook de andere grote spoorwegmaatschappijen en worden aparte spoorwegmaatschappijen opgericht om spoorwegverbindingen met Duitsland aan te leggen. Door de afnemende concurrentie op het spoorwegnet is een groot deel van de grensoverschrijdende verbindingen inmiddels weer gesloten.

Terwijl de aanleg van spoorlijnen in Nederland moeizaam op gang komt, kent België halverwege de negentiende eeuw al een uitgebreid spoorwegnet. Vanuit België zijn bovendien verschillende verbindingen naar Nederlandse grenssteden aangelegd. Naast de verbinding tussen diverse industrie- en havensteden en verschillende mijnbouwgebieden willen de diverse spoorwegmaatschappijen ook aantrekkelijke verbindingen tussen de grote Europese steden creëren. Door de afnemende concurrentie is een deel van de grensoverschrijdende verbindingen inmiddels weer gesloten.

De Groninger Locaalspoorwegmaatschappij legt in 1893 met de spoorlijn Sauwerd - Roodeschool de eerste lokaalspoorlijn van Groningen aan. In de daaropvolgende jaren start de Noordoosterlocaalspoorweg-Maatschappij met de aanleg van een netwerk van lokaalspoorlijnen met als belangrijkste lijn een spoorwegverbinding tussen Twente en de haven van Delfzijl. Naast de NOLS leggen nog enkele spoorwegmaatschappijen aansluitende lokaalijnen in de regio aan. Van het oorspronkelijke NOLS-netwerk zijn alleen de spoorlijnen Zwolle - Emmen, Mariënberg - Almelo en Veendam - Zuidbroek nog in gebruik. Ook tussen Sauwerd en Roodeschool rijden nog altijd reizigerstreinen. De STAR exploiteert bovendien het baanvak Veendam - Stadskanaal - Musselkanaal als museumspoorlijn. 

In 1884 begint de Geldersch-Overijsselsche Lokaalspoorweg-Maatschappij met de aanleg van een net van lokaalspoorwegen in de Achterhoek en Twente. De spoorwegverbindingen zijn voornamelijk bedoeld voor de ontsluiting van de opkomende industrie in de regio. De lokaallijnen zorgen enerzijds voor de aanvoer van steenkool voor de fabrieken en anderzijds voor de afvoer van de producten van deze fabrieken. Bovendien vervoeren de treinen de arbeiders voor diezelfde fabrieken. In aansluiting op het net van de GOLS zijn nog diverse extra lokaallijnen aangelegd. Door de economische crisis in de jaren '30 en de opkomst van de vrachtwagen, de autobus en het particuliere fietsbezit, sluit een groot deel van het netwerk van lokaalspoorwegen al voor de Tweede Wereldoorlog.