در روز 23 مهر ماه 1306 ه.ش رضاخان کلنگ ساخت خط‌آهن سراسري را بر زمین زد. در سال پیش از آن، يکي از مهم‌ترين لايحه‌هاي ارائه شده به مجلس، لايحه تأسيس راه‌آهن سراسري بود که بحث‌هاي فراواني در پي داشت. اين لايحه را مهدي‌قلي هدايت، وزير فوايد عامه به مجلس شوراي ملي ارائه کرد.
مهدي‌قلي هدايت (مخبرالسلطنه) در کتاب «خاطرات و مخاطرات» خود درباره طرح احداث خط آهن محمره (خرمشهر) به بندر گز مي‌نويسد: «اول اسفند 1305 من پيشنهاد راه‌آهن را به مجلس بردم. من‌الغرائب، مصدق‌السلطنه مخالف شد که در عوض قندسازي بايد داير کرد. راه‌آهن منافع مادي مستقيم ندارد. گفتم از راه‌آهن منافع مادي مستقيم منظور نيست. منافع غيرمستقيم راه‌آهن بسيار است. نظميه يا نظام هم منافع مادي ندارد، ضروري مصالح مملکتند، قند هم به جاي خود تدارک خواهد شد و اثبات شيء نفي ما عـدا نمي‌کند.» دکتر مصدق اعتقاد داشت، هزينه و زمان اجراي چنين طرحي توجيه اقتصادي و فني ندارد.
تا سال‌ها از راه‌آهن سراسري ايران همچنان که دکتر محمد مصدق پيش‌بيني کرده بود، تنها برای حمل‌ونقل داخلي استفاده می‌شد و به علت محدوديت روابط ايران و اتحاد شوروي هرگز به طور عمده و مقرون به صرفه از اين خط استفاده نشد. دولت بريتانيا از همان ابتدا اعتقاد داشت که اين خط آهن از شمال به جنوب کشيده شود تا بتواند از ان برای حمله احتمالي به روسيه و سپس شوروي پس از انقلاب اکتبر 1917 استفاده کند.
حسين مکي در کتاب تاريخ «بيست ساله ايران» نقل مي‌کند، احمدشاه نيز در پاسخ به پيشنهاد انگليسيها براي گشایش باب مذاکره درباره کشيدن راه‌آهن گفت: «راه‌آهني که به صلاح و صرفه ايران است، راه‌آهني است که از دزداب (زاهدان فعلي) شروع مي‌شود و مسير آن به اصفهان و تهران باشد و از آنجا به اراک و کرمانشاه متصل شود، يعني از شرق به غرب ايران، چنانکه از زمان داريوش هم راه تجارت هندوستان در آسيا و سواحل مديترانه همين راه بوده است و اين راه براي ملت ايران نهايت صرفه را از لحاظ تجارت خواهد داشت، ولي راه‌آهن عراق به خزر فقط جنبه نظامي و سوق‌الجيشي دارد و من نمي‌توانم پول ملت را گرفته يا از کشورهاي خارج وام گرفته و صرف راه‌آهني که فقط جنبه نظامي دارد نمايم.» در ادامه نيز نقل مي‌کند، نايب‌السلطنه هندوستان در سال 1291 شمسي در مجلس عوام انگلستان گفته است: «در مدت 20 سال تأييد کردند که هندوستان بايد محاط باشد، در يک حلقه کوه‌ها و صحرا‌ها که بدون تلفات زياد و پول، غيرقابل عبور باشد. اين سياست، هندوستان را از هر حمله‌اي حراست کرده و هيچ ملتي حق عبور از اين منطقه حمايت شده را نداشت؛ اما اگر اين راه‌آهن، راه‌آهن غربي‌ـ شرقي ايران ساخته مي‌شد، آن وقت تمام آن سياست به خطا بوده و به ما مي‌گويند، اين اصول را نپذيريد که سياست حقيقي هند عبارت است از باز کردن سرحدات آن به طرف مغرب.»
با اينکه همگان به سودمندي راه‌آهن شرق و غرب چه از نظر تجاري و چه از نظر نظامي آگاه بوده و اعتقاد داشتند که اين مسير کاربردهاي فراواني دارد؛ ولي رضاشاه آن را نپذيرفت. مي‌توان تصور کرد که اين موضع رضاشاه در درجه اول به نفوذ انگليس بر ارکان دولتش مربوط بود؛ از سويي رضاشاه هميشه نسبت به روسيه نظر نامساعدي داشت و در آن هنگام مخالفت با شوروي را ارجح مي‌دانست.
دنيس رايت در کتاب «انگليس‌ها در ميان ايرانيان» مي‌نويسد: «تا پايان دوره قاجار هيچ خط آهن طويل‌المسافتي در ايران کشيده نشده بود، در نتيجه هيچ‌گونه قصوري که از جانب بريتانيا باشد، نبود. جوليوس دو رويتر از ميان جنبه‌هاي متعدد امتياز وسيع و همه‌جانبه‌اي که در سال 1872 از شاه کسب کرده بود، در وهله نخست به راه‌آهني دل بسته بود که اميد داشت بين درياي خزر و خليج‌فارس بکشد. دولت بريتانيا از خطري که روسيه را متوجه ايران ساخته بود، بيش از پيش نگران شده بود. سخت عقيده داشت که چنانچه راه‌آهني بين خليج‌فارس و درون ايران موجود نباشد، کمک نظامي بريتانيا به ايران در صورت حمله روسيه از شمال غيرممکن خواهد بود.»
روز يکشنبه 23 مهر ماه 1306 در بيرون دروازه گمرک، رضاشاه کلنگ راه‌آهن را بر زمين زد که سیر تکميل آن 11 سال به طول انجاميد و هزينه آن عمدتاً از محل ماليات ويژه‌اي که به چاي، قند و شکر تعلق می‌گرفت؛ تأمين شد و کسري آن نيز از طريق وام‌هاي بانکي و اعتبارات دولتي فراهم گرديد.
اولين شرکتی که نماینده خود را در امر نقشه‌برداري و ساختمان راه‌آهن سراسري به ايران فرستاد، شرکت ساختماني يونس آمريکايي بود. پس از بررسي‌هاي متعدد که مهندسان مشاور آمريکايي انجام دادند، مقرر شد مرحله نخست خط آهن در جهت کلي شمال شرقي‌ـ جنوب غربي از درياي خزر به خليج‌فارس احداث شود. ملاحظات سياسي و نظامي بيش از همه ذهن رضاشاه را مشغول کرده بود؛ ملاحظاتي چون پرهيز از احداث هر گونه خط شمال به جنوب و شرق به غرب يا دوري گزيدن از مرزهاي هند، عراق و ترکيه و فاصله گرفتن از خطوط آهن شوروي در آذربايجان شوروي و جمهوري‌هاي آسياي ميانه و نيز از شبکه راه‌آهن بريتانيا در عراق و هند. همچنين، تصميم گرفتند که خط به هيچ شهر بزرگ به استثناء پايتخت نرود و بيشتر از مناطق چادرنشين بگذرد که تسلط بر آنها براي حکومت مرکزي اهميت بسیاری دارد.
مي‌توان گفت، راه‌آهن سراسري ايران در حقيقت يک خط آهن نظامي براي امپراتوري انگليس بود و نه يک راه آهن تجارتي و ترانزيت يا مسافرتي براي ايرانيان. امپراتوري انگليس از اين‌گونه راه‌آهن‌ها در همه مستعمرات خود، از جمله هند و آفريقا ساخته بود و اين خط آهن نيز يکي ديگر از آنها به شمار مي‌رفت. زرنگي انگليسيها در اين زمینه آن بود که براي ساختن اين راه‌آهن حتي يک ليره هم خرج نکردند.
دولت انگليس پس از پايان جنگ اول، مهم‌ترين دشمن خود را بلشويک‌هاي روسيه مي‌دانست و سعي داشت در موقعيت مناسب نفرت خود را آشکار کند. نظاميان انگليس بهترين نقطه براي حمله احتمالي به شوروي را ناحيه صحراهاي مسطح و کم‌جمعيت ترکمنستان و قزاقستان تشخيص مي‌دادند و از این رو به رضاخان تحميل کردند که راه‌آهن را به آن ناحيه برساند تا در حداقل زمان و کوتاه‌ترين مسير ممکن، خود را از خليج فارس به شوروي برسانند و با ساختن بندري کوچک در نقطه انتهايي راه‌آهن سراسري در جنوب شرقي درياي خزر، قطعات کشتي‌هاي جنگي خود را به سرعت به درياي خزر رسانده و با ساخت آن، درياي خزر را در اختيار بگيرند و از ناحيه شرق درياي مازندران به داخل خاک شوروي نفوذ کرده و سرزمين‌هاي کم جمعيت اين ناحيه را تصرف کنند.
روزنامه‌هاي غربي در آن زمان نوشتند، شاه ايران راه‌آهني ساخته است که از «هيچ کجا به هيچ کجا مي‌رود»؛ یعنی از بندري بي‌نام و نشان در خليج‌فارس به بندري بدون استفاده در حاشيه شرقي درياي مازندران. مسير واقعي راه‌آهن شمالي جنوبي ايران که حتي از زمان قاجار پيشنهاد شده بود و سپس مجالس اول ايران آن را تصويب کرده بودند، به دليل تخصيص ندادن بودجه بلاتکليف ماند؛ خط آهني که از بندر عباس به شيراز و اصفهان رفته و با عبور از تهران به مهم‌ترين بندر تجارتي آن زمان، يعني بندر انزلي مي‌رسید.
