1870-йиллар бошида Оренбургдан Тошкентгача темирйўл тармоғини қуриш зарурати туғилади. Каспий денгизининг шарқий қирғоғидан Қизил Орват, Ашхобод ва кейинги манзилларгача темирйўл қуришга қарор қилинади. Каспиёрти темирйўлини барпо қилиш 1880-йил ноябр ойида бошланади. 1885-йилда темирйўл Ашхободга, 1886-йилда Чоржўйга етиб келди. 1888-йилнинг май ойида кўприклар қурилиши билан Амударё орқали Самарқандга темирйўл ҳаракати очилди.
1899-йилда Урсатевск (ҳозирги Ховост) бекатидан Тошкентгача ва Фарғона водийсида Андижонга 2 та темирйўл тармоғи ташкил қилинади. Самарқанд–Андижон темирйўл линиялари қўшилгандан кейин Сирдарё, Самарқанд, Фарғона, Каспиёрти ҳудудлари ва Бухоро хонлиги ҳудудидан ўтадиган Ўрта Осиё темирйўллари тармоғи вужудга келади. Бу пайтда темирйўлларнинг умумий узунлиги 2354 верстни ташкил қилади.
Иккинчи жаҳон урушидан кейинги йилларда Ўзбекистон ҳудудида Салар–Барраж (1947), Чоржўй–Қўнғирот (1957), Навоий–Учқудуқ ва Жиззах–Сирдарё (ҳозирги Меҳнат) (1962), Келес–Ўзбекистон (1966), Барраж–Ҳожикент (1967), Суперфосфат (ҳозирги Мароқанд)–Қашқадарё (1970), Термиз–Қўрғонтепа (1974), Найманкўл–Нукус (1975), Нукус–Чимбой (1980) каби янги темирйўл участкалари барпо этилди.
Мустақиллик йилларида мамлакатимизда янги пўлат изларни шакллантириш бўйича улкан ишлар амалга оширилди. Қизилқум чўлларида Навоий–Учқудуқ–Султонувайстоғ–Нукус темирйўл тармоқлари қурилди. Айниқса, мураккаб тоғ шароитида бунёд этилган Тошгузар–Бойсун–Қумқўрғон темирйўлининг қурилиши катта аҳамият касб этди.
2016-йил 22-июнда Ўзбекистон ва Хитой ҳамкорлигининг йирик лойиҳаси ижроси – Ангрен–Поп электрлаштирилган темирйўли ҳамда Қамчиқ туннелининг расмий очилиш маросими бўлиб ўтди.