С победой Великой Октябрьской социалистической революции казенные железные дороги перешли в ведение социалистического государства, а в 1918 г. были национализированы и частные дороги. Молодая Советская республика унаследовала от царской России транспорт, находившийся в состоянии разрухи. Для восстановления пути, сооружений и подвижного состава, а также налаживания работы транспорта потребовались чрезвычайные меры.
26 марта 1918 г. был опубликован декрет Совета Народных Комиссаров, подписанный В. И. Лениным, «О централизации управления, охране дорог и повышении их провозоспособности». Этот декрет имел большое значение для укрепления дисциплины, введения централизации управления и единоначалия на транспорте.
В тяжелые годы гражданской войны партия обратилась к рабочим с воззванием: «Работать по-революционному». На этот призыв железнодорожники ответили организацией коммунистических субботников. Первый в стране коммунистический субботник был проведен 12 апреля 1919 г. в депо Москва-Сортировочная Московско-Казанской дороги, В. И. Ленин высоко оценил эту знаменательную инициативу рабочих-железнодорожников, назвав ее Великим почином.
В годы гражданской войны железные дороги доставляли продовольствие и топливо промышленным центрам, выполняли воинские перевозки, оказывая огромную помощь Красной Армии в разгроме белогвардейских полчищ и изгнании интервентов из нашей страны.
После окончания войны начался период восстановления народного хозяйства. В числе первоочередных стояла задача восстановления транспорта. Пути восстановления и развития его на новой технической основе, на базе электрификации были намечены в плане ГОЭЛРО, разработанном по инициативе и под руководством В. И. Ленина и утвержденном VIII Всероссийским съездом Советов в 1920 г, В этом плане предусматривалось превращение главнейших железнодорожных направлений в мощные электрифицированные магистрали, которые сочетали бы высокую провозную способность и дешевизну перевозок.
В 1920 г. Совет Народных Комиссаров утвердил Общий устав железные дорог РСФСР. Через год были утверждены Правила технической эксплуатации железных дорог.
В 1922 г. по указанию В. И. Ленина ученые нашей страны приступили к работе над созданием тепловоза. 6 ноября 1924 г. первый тепловоз с электрической передачей, построенный по проекту проф.
Я- М. Гаккеля, совершил рейс по Октябрьской дороге. В 1926 г. открыт первый в нашей стране электрифицированный железнодорожный участок Баку—Сабунчи—Сураханы.
Большие успехи в реконструкции железных дорог и улучшении их работы достигнуты за годы довоенных пятилеток (1928—1941 гг.). Огромное значение для этого имели решения июньского (1931 г.) Пленума ЦК ВКП (б), в которых указывалось, что ведущим звеном реконструкции железнодорожного транспорта в перспективе является электрификация железных дорог.
В этот период реконструировалась производственно-техническая база железнодорожного транспорта и развернулось строительство новых железнодорожных линий.
В 1930 г. была сдана в эксплуатацию Туркестано-Сибирская магистраль (Луговая—Алма-Ата—Семипалатинск) протяжением 1442 км. В том же году вступил в эксплуатацию первый опытный участок автоблокировки Покровско-Стрешнево—Волоколамск длиной 114 км.
К 1931 г. относится начало внедрения селекторной связи на наших железных дорогах. В том же году был принят как типовой тормоз системы Матросова. До этого грузовые вагоны и локомотивы оборудовались тормозами системы Казанцева, которые выдержали в 1925 г. испытания на Сурамском перевале и превзошли немецкий тормоз Кунце—Кнорре. В 1932 г. построен первый советский электровоз ВЛ19 мощностью 2700 л. с.
Важным событием в развитии технического оснащения станций явилась сдача в эксплуатацию в 1934 г. первой в стране механизированной сортировочной горки на станции Красный Лиман. В этот же период началось внедрение диспетчерской централизации; ею в 1936 г. впервые оборудован участок Люберцы—Куровская протяженностью 65 км.
За годы предвоенных пятилеток железнодорожный транспорт получил около 12 тыс. новых паровозов, свыше 500 тыс. грузовых вагонов. При этом 3/4 вагонного парка было оборудовано автотормозами и около половины — автосцепкой. Было механизировано 35 сортировочных горок, построено 13,4 тыс. км новых линий, в том числе магистраль Москва—Донбасс, линии Горький—Котельнич, Магнитогорск—Карталы и др.
К 1940 г. грузооборот дорог возрос в 5,6 раза по сравнению с 1913 г., а протяженность железнодорожной сети — в 1,5 раза. Следовательно, освоение возросших перевозок достигалось преимущественно за счет реконструкции и совершенствования эксплуатации существующих линий.