新中国时期1949年中华人民共和国成立，从此中国修建铁路有了统筹的规划和统一的标准。
1949年随着解放战争从北向南推进，受到战争破坏的京包、陇海、京汉、南同蒲、浙赣、南浔及粤汉等铁路先后修复通车，并开展运输业务。1949～1981年的32年内共修建了38条新干线和67条新支线。为了加强既有线的运输能力，修建双线、扩建枢纽编组站、改善线路的平剖面及轨道结构、建设电气化铁路、设置自动闭塞，以及发展蒸汽、内燃、电力机车和车辆的制造业等，都取得了重大成就。
在1953～1957年的第一个五年计划期内，先后建成的新干线有：成都至重庆、天水至兰州、来宾至凭祥、丰台至沙城、集宁至二连浩特、兰村至烟台、黎塘至湛江、宝鸡至成都以及鹰潭至厦门等铁路。1958～1962年的第二个五年计划期内，先后建成的新干线有：萧山至穿山、包头至兰州、南平至福州、北京至承德、兰州至西宁等铁路，并重建了柳州至贵阳的铁路。1963～1965年的三年调整时期，先后建成的新干线有：兰州至乌鲁木齐、贵阳至重庆等铁路。1966～1970年第三个五年计划期内修建的新干线有：贵阳至昆明、通辽至让葫芦、成都至昆明等铁路。1971～1975年的第四个五年计划期内修建的新干线有：北京至原平、焦作至枝城、通县至古冶、株洲至贵阳等铁路。1976～1980年的第五个五年计划期内修建的新干线有：阳平关至安康、太原至焦作等铁路。1981年又建成北京至通辽、襄樊至重庆等铁路；枝城至柳州以及芜湖至贵溪等铁路亦相继完成。
以上新铁路干线的建成，使铁路先后伸展到烟台、宁波、福州、厦门、湛江等沿海城市和港口，继而又伸展到西北、西南边远地区，初步改变了中国过去偏重在东北地区和东部沿海地区的铁路布局，使大陆上各省省会和自治区首府（除西藏拉萨外）均有铁路同首都北京相连，并沟通沿海和内地之间的铁路运输。
新建的支线中，第一个五年计划期间建成的有平顶山、西户等线；第二个五年计划期间建成的有铁岭、法库、女儿河、丰城、洛宜、包白、新密等线；三年调整期间建成的有泰肥、海拉、向乐、博新、北黑等线；第三个五年计划期间建成的有吉舒、娄邵、汤林线的伊乌段、牙林、符夹、镜铁山、吉兰太等线；第四个五年计划期间建成的有开阳、芜铜、宁菏、红会、东川、汝箕沟、郭查、漳坎、杭长、醴茶、盘西、长林等线；第五个五年计划期间建成的有万白、烟白、嫩林、宜珙等线；1981年建成阜淮等线。
到1981年止，在原有铁路线旁增建第二线的双线工程主要有北京至上海、北京至衡阳以及其他铁路的运输繁忙区段。将原有铁路改建成电气化铁路以增加运输量的有宝鸡至成都、宝鸡至天水以及阳平关至安康等铁路。建成的枢纽共有42个，其中规模较大的有北京、郑州、武汉、天津、上海、沈阳、太原等，这些枢纽中包括87个编组站。这些枢纽根据运输的需要，还在不断扩建中。
到1981年底止,全国大陆上铁路营业里程是50181公里，另有地方铁路3725公里。在这些铁路线上共有隧道4493座，长度总计2010公里，最长的隧道长 7.032公里；共有桥梁28945座，长度总计1344公里。1949年前,黄河上只有两座铁路桥梁，长江上则没有铁路桥梁。到1981年止，跨黄河的铁路桥梁共有16座，跨长江的铁路桥梁共有7座。其中南京长江桥最长，计长6772米,此外还有新型的来宾红水河预应力斜拉桥和安康汉江薄壁箱型斜腿刚构钢梁桥也都相继建成。
32年内中国铁路大修更换新钢轨共41614公里,钢轨类型逐渐加重，到1981年止，每米50公斤的钢轨长度约占营业铁路总长的50％。线路和桥梁等设施逐年进行改建和加强，铁路设备的技术标准也逐年提高。实际最高行车速度达到每小时110公里。
1949年前，中国铁路用的机车车辆，极大部分依赖进口。1949年以后，中国铁路逐渐建成机车车辆工厂。1952年开始自制蒸汽机车，1958年开始自制内燃机车，1960年开始自制电力机车。到1981年止，三种机车的总台数为1949年的2.5倍；客车的总辆数为1949年的4倍，货车的总辆数为 1949年的5.7倍。主要干线上的列车牵引总重由1949年的1600吨提高到1981年的3500吨。
随着国民经济的发展，中国铁路承担的客货运量也逐年增长，到1981年，中国铁路承担的年客运量为9.53亿人，占当年全国现代化旅客运输的24.3％，为1949年的9.2倍；承担的年货运量为10.77亿吨，占当年全国现代化货物运输的49.4％，为1949年的19.2倍。
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