海南岛是除台湾省外，我国第二大岛，全岛面积3.4万平方公里，人口约638万。岛上气候温和，土壤肥沃，资源丰富，港湾较多，有巨大的经济开发潜力。1988年国家批准成立海南省，实行特殊政策，加快海南的开发。
海南岛的铁路始建于1939年，是日本侵略者为掠夺岛上资源而修建的，局限于岛上西南一隅。海南岛铁路的形成，有一段惨痛、曲折和反复的历程。
1936年，国民党的重要人物宋子文倡导开发海南。国民政府铁路部门成立琼崖铁路工程局，打算利用浙赣铁路杭江段换下的每码35磅的轻轨，先筑东岸的环岛线，由临高县的马袅港经美丰、澄迈、海口、琼山、文昌、琼东、嘉积、万宁、陵水等地达榆林港，全长361公里。另一条那大支线，从美丰经福山、东江、和舍至那大，长67.2公里，并组织四个测量队进行勘测。当时铁路部门正筹筑广梅铁路，成立广东铁路公司，拟将经营海南岛铁路及港埠特权一并赋予该公司。“七七事变”后，抗日战争爆发，修建计划成为泡影。
1939年10月12日，日本侵略者侵占海南岛作为其南进的根据地，以疯狂掠夺海南资源，扩大其侵略战争的实力，并修建榆林港和三亚港为海军基地，开发石禄、田独矿山，掠夺优质铁矿资源。从1939年冬到1943年，日本侵略者在岛上共修建窄轨（轨距1067毫米）铁路五条，它们是：榆林至北黎（即昌感县）的海南铁路本线，长178.9公里；三亚至六乡的三亚港支线，长7.7公里；汐见至干沟的汐见联络线，长3.6公里；田独至安游的田独支线，长11.8公里；石碌至八所的石八支线，长52.3公里。五条铁路总长254.3公里，前三条归日本海军设施部铁道事务所管理，专为军用；田独支线由石原矿山会社经营，石八支线由日窒矿山会社经营，掠夺铁矿资源，运往日本本国。
这些铁路的修筑，都是仓促施工，急于求成，采用极残酷的手段，征集劳工，其来源有：从上海、香港、广州、江门等地招募被欺骗的工人；在岛上各地强征的乡民；从外地运来的少量英、法俘虏。先后大约使用了二三十万劳工修筑铁路。在日本侵略者的高压统治和奴役管理下，劳工们日以继夜地被强迫劳动，遭受残酷迫害，短短四年里，在200多公里铁路工地和矿山开发中，牺牲了十多万劳工的生命。
幸存的老劳工赵彦富、李杰先等人回忆当年的惨状时说：仅石八线，日本人就用合记公司名义在大陆招骗了12万多名劳工。劳工们到了公司以后就被编上日窒矿山会社的编号，住进了“猪仔仓”，上船被运往海南岛。劳工们做工时由日本工头监视，稍不遂意就要遭到皮鞭抽打。他们衣服破了无钱购买，只好用麻袋、水泥袋遮身，吃的是黑麻麻的饭团，住的是几十个人挤在一起的“猪仔铺”。炎热的气候，繁重的劳动，没有防护，没有医药，疾病流行，病了只有等死。有一次，有10多名劳工因不堪工头毒打与之论理，竟遭集体杀害。1940年8月，有2400多名劳工被赶到51公里处隧道（指水尾隧道），伤亡事故不断发生。在一次坍塌事故中，洞中施工的70多人无一生还。工人们称51公里隧道为“白骨洞”“升仙洞”。老劳工控诉说，从石碌到八所的石八支线是一根枕木一条人命。海南本线和田独支线，同样是用残酷迫害的手段，牺牲中国劳工的生命建成的。田独支线于1940年建成通车，石八支线于1941年通车运矿。
海南铁路是日本侵华战争时用高压手段强迫中国民工快速建成的，因此质量很差。海南本线正线坡道约占84%，最大坡度10‰，最小曲线半径600米，个别只有250米。沿线部分土壤为松散砂土，加之距海岸太近，路基标高过低，线路常受海潮及暴雨洪水的侵袭，造成水淹道床。线路所铺设钢轨的种类复杂，有每码60磅、70磅、75磅和每米43公斤、50公斤等，以每码75磅的钢轨较多，均为日本侵略者从我国大陆掠夺来的旧轨。道床仅在路基松软地段铺有少量砂石混合道砟，大部分无道砟，因此行车后枕木往往陷入泥中。海南本线及三亚、汐见两支线共有大、中、小桥梁136座。桥台、桥墩大部分为混凝土结构。桥基除宁远水桥、感恩溪桥入土较深外，其余桥基入土深度仅2米至3米，一般埋置在沙土层上，个别还采用木桩。由于桩径过细、深度不够，经洪水冲刷，造成墩身倾斜或倒塌。有的桥梁墩台完工后，无梁架设，只好修筑木便桥通车。由于线路配套设备不足，平时每天仅开一对车，甚至三天才开一对车。每列车总重仅约300吨，效率极低。
石八支线的最大坡度，轻车方向为33‰，重车方向为13.22‰，最小曲线半径为300米。钢轨为每米50公斤、43公斤、37公斤三种，以每米37公斤的钢轨居多。道床除少部分有卵石道砟外，均为碎石道砟。全支线共有大、中、小桥梁17座，基础埋入深度仅2米至3米，部分桥梁孔径小，不能排泄较大的洪水。此线专供矿石运输，每列车总重约800吨。
石八支线和田独支线分别在八所港和安游港建有10米多高的卸矿石栈桥。矿石车推上栈桥，工人随车上桥并打开车底将矿石自动卸在桥上，再用推土机将矿石推入码头上的地下孔，通过皮带输送机装船，每昼夜可装1万吨。栈桥上没有任何防护设施，工人在高空车上跳来跳去作业，稍有疏忽就会跌落桥下，有致残甚至摔死的危险。
田独支线从1940年到1944年的五年间共运出铁矿石269万吨；石八支线从1941年到1944年的四年间共运出铁矿石68万吨。
1945年8月，日本战败投降。国民党政府的接收大员争夺铁路，争吵不休。最后由军方调解，海南本线、三亚及汐见支线由国民党政府交通部广东区特派员接收，石八及田独支线由国民党政府资源委员会接收。
海南铁路本是日本侵占时草率修建，加之缺乏维修，接收时已残破不堪。海南本线腐烂枕木已达9万多根，机车车辆也都残破，勉强维持行车。沿线既无厂矿，人口又极稀少，客货运输均极清淡。由于机车用煤来源短缺，三五天才能开行一对列车。石碌、田独的矿山没有恢复，铁路只好停运。
1946年9月7日至9日、12月14日，海南岛连遭两次台风袭击。海南本线被暴雨洪水成段冲毁的路基有11.2万立方米，部分冲毁的路基有2.8万立方米，桥梁被冲毁18座，电杆倒伏损坏538根，其他房屋设备均遭大量破坏，线路中断，无法行车。石八支线同样遭到严重破坏。国民党政府粤汉铁路管理局于1946年11月成立海南铁路修复工程处，翌年3月设立榆林、黄流、北黎三个工程总段，下设七个分段，采用包工方式，同时施工。正当施工期间，1947年5月13日至15日，海南又遭台风袭击，路基被冲毁数处，部分桥梁施工材料被冲走。到当年8月1日，线路只修复榆林港至崖县段，9月18日修复至北黎，全线勉强通车。
国民党政府粤汉铁路管理局于1947年10月成立海南铁路管理所，正式接管海南铁路。可是，不到一年，1948年8月23日和9月3日，海南又两次遭台风袭击，铁路路基、轨道、桥梁、房屋受到严重摧毁，无法行车，也无力修复。连续三年遭受五次台风袭击，海南本线虽经过一次修复，最终遭彻底破坏。海南本线及石八支线已全部瘫痪，仅田独支线损坏不大，从1948年3月到1950年3月海南岛解放前还继续行走，运出铁矿石36万吨。
1950年5月1日，海南岛全部解放。
1955年，重工业部组织当地恢复石碌铁矿生产，当时所作规划远期年产量300万吨，急需恢复已经瘫痪的石八线，于是委托广州铁路局勘测设计，铁道兵施工，按原窄轨铁路修复。1957年5月11日全线恢复通车，增建运输、机务、工务、电务、车辆配套设施，归海南钢铁公司运输部经营管理。
1958年，广东省人民政府为发展盐运，委托广州铁路局勘测设计，由铁道兵施工，按标准轨距改造海南岛本线。1960年11月1日，修复安游经黄流至岭头126.73公里线路，同时建成黄流至莺歌海盐场5.8公里专用线。从此，本线改称安黄线。
田独支线因铁矿采完，解放后停运，不久拆除。
1959年1月1日，广州铁路局成立海南办事处，接管安黄线，6月1日接管石八支线。自此，海南铁路由铁道部统一管理。
1960年安游港划归榆林军港，停办民运。1966年改建三亚支线与安黄线连接，线路改称三黄线。安游至六乡的20.2公里线路改称六安支线，由于无运输业务，于1980年8月1日封闭。石八支线因矿山产量激增，窄轨铁路已不能满足运输要求，从1961年开始抓紧进行改标准轨距的准备。改轨于1971年5月26日开始，采取封锁线路施工，于6月6日完成开通，改轨后，改称八石线。
1983年，国家立项修建岭八线，联通海南两条铁路，由广州铁路局海南办事处会同海南区政府组织修建。全线于1984年1月18日动工，由岭头经感恩至八所，全长50.844公里，于1985年9月24日建成，同时大修黄流至岭头段。至此，三亚至八所全线开通，正式改称海南西环线。
海南铁路历程沧桑，从简陋、破损、瘫痪的窄轨铁路，改造建设成国家标准轨铁路，本线四易其名，共有标准轨铁路238.2公里。线路、桥梁经过改造、加固和新建，已有较好的抗台风能力。至1990年已有116.2公里线路安装每米50公斤的钢轨，行车允许速度达到每小时50公里～70公里。线上使用解放型蒸汽机车，西环线货车牵引定数1550吨，八石线牵引定数达到1830吨。特别是由内陆运去机车和载重60吨矿石车，使海南铁路以崭新的面貌承担运输任务，促进了海南省建设的发展。1990年，海南铁路完成货物发送量423万吨，其中铁矿石390万吨，已超过原定年产300万吨的规划，发送旅客全年已超过100万人。
随着我国的改革开放，特别是海南1988年建省以后，为促进海南省的经济发展，国家及铁道部对海南铁路进行了大幅度改造和扩建。2004年12月5日，琼州海峡铁路轮渡的开通，使海南岛铁路与内陆铁路贯通，实现了海南人民的百年梦想。此是后话。
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