В 1880-
1888 гг. в сложных условиях – в зоне подвижных песков и пустыни – военные железнодорожники построили, а затем эксплуатировали островную Закаспийскую железную дорогу от восточного побережья Каспийского моря до Самарканда длиной ок. 1500 км. В 1903 г. военные формирования были переведены из Главного инженерного управления в подчинение Главного штаба. В русско-японской войне 1904-1905 гг. войска обеспечивали эксплуатацию КВЖД, сооружали и эксплуатировали узкоколейные железные дороги в Маньчжурии.
В годы Первой мировой войны 1911-1914 гг. значительно выросли роль и численность железнодорожных войск. В состав каждого фронта входило по 2-3 железнодорожные бригады, которые проводили работы по восстановлению, заграждению и строительству новых дорог. В МПС впервые были сформированы головные ремонтные поезда, которые вместе с войсками участвовали в восстановительных работах.