海上霸主英國與北極熊俄羅斯的矛盾日久，為了圍堵俄羅斯南下，英國在黑海、波斯、阿富汗、印度、阿拉斯加和新疆都有明爭暗鬥。在黑海、地中海、印度洋奪取出海口失敗後，目標移動了遠東，開始尋找太平洋不動港，並把吞併中國東北地區作為自己的既定國策。1858年，通過跟清政府簽訂不平等的《璦琿條約》和《中俄北京條約》，侵佔了大清烏蘇里江以東包括庫頁島在內大片領土，並得到了天然良港海參崴，從此俄羅斯在太平洋有了真正的不凍港。俄羅斯把太平洋艦隊駐地從1200公里外的尼古拉耶夫斯克（廟街）遷到海參崴。
在遠東獲得了出海口後，俄羅斯開始擔心遠東地區的領土安全，由於海參崴離俄羅斯歐洲部分太遠，為了保障太平洋艦隊及時獲得補給，以牢牢控制遠東，從19世紀80年代開始，即開始醞釀建設一條穿過中國東北地區的鐵路，把遠東重鎮符拉迪沃斯託克（海參崴）與其國境內的西伯利亞鐵路東段連接在一起。1891年，俄羅斯開始西伯利亞大鐵路的建設，鐵路從海參崴往西，從車里雅賓斯克往東同時進行修建。
西伯利亞大鐵路
在19世紀的亞洲，日本是一個另類的國家，通過明治維新，日本從一個弱小的農業國家走上了工業化的道路，並逐漸成了列強之一。1894年，日本借朝鮮爆發東學黨起義，準備吞併朝鮮，並以朝鮮半島為跳板，實現所謂的"大陸政策"。一心希望和解的清政府起先希望美、英、俄等歐美列強對日施壓解決朝鮮問題，各國對此採取觀望態度。而日本趁機大量增兵，控制了朝鮮政府，中日談判最終破裂，清政府才倉促應戰。
1895年，清政府在中日甲午戰爭中戰敗，被迫簽署了《馬關條約》，除賠款之外還割讓了臺灣、遼東半島。割讓遼東半島侵佔了了俄羅斯在遠東的利益，於是聯合法德一起幹涉，通過 "三國干涉還遼"，迫使日本向清政府"歸還"遼東。
中日簽署馬關條約
日本歸還遼東後，俄羅斯開始考慮西伯利亞大鐵路的安全和如何控制東北的問題。俄羅斯財政大臣維特提出，將西伯利亞大鐵路從走俄羅斯境內黑龍江北岸到達海參崴，改成走中國境內從中國東北，不但可以節省成本，還可以控制中國東北。因為此方案降低了施工難度，且縮短了鐵路里程，最終沙皇同意穿越中國東北直抵海參崴的方案，剩下就是看清政府的態度了。
1896年，清政府特使李鴻章赴俄羅斯祝賀沙皇加冕典禮，為了感謝俄羅斯幫助中國歸還遼東，雙方簽訂了《中俄禦敵互相援助條約》，簡稱《中俄密約》。清政府同意西伯利亞鐵路的支線東清鐵路在中國東北修築，北部幹線（滿洲里到綏芬河）和南滿支線（寬城子至旅順）及其他支線，全長約2500多公里，採用俄製1524毫米軌距，干支線相連，恰如"T"字形，這條鐵路基本覆蓋了中國東北主要城市。
東清鐵路
1898年，沙俄藉口幫助清政府防守遼東，與中國清政府簽訂《旅大租地條約》，向清政府租借遼東，租期25年。俄羅斯通過海參崴和租借來的旅順港，以及將兩者連接在一起的東清鐵路，基本控制了中國的東北地區。以保護鐵路的名義，俄羅斯在鐵路沿線駐紮著六千多名"護路軍"，在旅順港內，俄羅斯駐紮著一萬三千五百名沙俄正規軍和太平洋艦隊的主力。
1900年，俄、英、法、美、德、意、奧、日八國以鎮壓義和團為名，組織了八國聯軍3萬人攻入北京。當各國在向北京進攻時，俄羅斯以保護東清鐵路和南滿鐵路為名義，乘機出兵佔領了中國東北全境，俄羅斯在佔領過程中製造了血腥的江東六十四屯慘案和海蘭泡慘案。
八國聯軍攻佔北京
1901年，《辛丑條約》簽訂，八國共同向沙俄施壓，要求和談後各國駐軍一起退出中國。而俄羅斯卻始終拖延時間，企圖將對中國東北的佔領造成既成事實。俄羅斯對東北的佔領，大大地刺激了日本朝野，也觸犯了俄羅斯的老對手英國的利益。1902年，為了防範共同的對手俄羅斯，日本與英國結成聯盟。
1903年，西伯利亞大鐵路的東清鐵路全線通車後，俄羅斯不但沒撤駐軍，反而重新佔領瀋陽，俄軍甚至越過鴨綠江，公然進入朝鮮，挑戰日本對朝鮮半島的控制權。日本原打算犧牲滿洲，換取俄羅斯承認日本對朝鮮控制，俄羅斯進入朝鮮突破了日本的"滿鮮交換政策"底線。至此，日本人相信一旦西伯利亞大鐵路全線通車，俄羅斯隨時可以將歐洲的大規模兵團運到遠東，日俄在遠東地區的力量對比將會更加懸殊，日本的"大陸政策"將徹底失敗。
日俄戰爭
1904年2月5日，日本首相伊藤博文宣佈日俄斷交。第二天，日本聯合艦隊開赴黃海，突然襲擊俄羅斯停泊在旅順港和仁川港的軍艦，日俄戰爭正式爆發。7月，日軍共出動陸軍達6萬人，火炮400門，機槍72挺，52艘戰艦，對旅順進行強攻，在經過4個月的圍攻，傷亡2萬人後，1904年12月15日，旅順陷落，太平洋艦隊被殲滅。
旅順陷落後，日軍在長達100餘公里的戰線上集結了5個軍，27萬人，對俄羅斯發動奉天會戰。最終俄羅斯慘敗，日軍慘勝，會戰中俄軍死亡近4萬人，日軍損失約7萬餘人。沙皇政府仍不甘心失敗，從歐洲調來由波羅的海艦隊和黑海艦隊聯合編組為太平洋第2、第3艦隊。俄羅斯艦隊經過220天的遠航，不遠萬里到達對馬海峽，遭到以逸待勞的日本聯合艦隊的伏擊，除3艘逃往海參崴之外，全軍覆沒。
戰爭期間，因為日本與世界第一霸主英國簽有《英日同盟》，各國採取觀望態度，戰爭後期，雙方均無力再戰。1905年9月，在美國的調停下，日俄兩國在美國簽訂《樸次茅斯和約》，日俄雙方承認中國對東北的主權，雙方各自從中國東北撤軍，俄羅斯把旅順、大連等地的租借權轉讓給日本。以長春寬城子站為界，南滿鐵路寬城子至大連段轉讓給日本，改稱為南滿鐵路。寬城子以北段（即北滿鐵路）由中蘇共同經營。俄羅斯還把用北千島群島交換來的庫頁島南部也割讓給日本。
日本於1906年11月26日成立南滿洲鐵道株式會社，總部設在東京。戰爭期間，中東鐵路旅順至公主嶺段被日軍佔領，將俄製1524毫米軌距改為與日本1067mm窄軌軌距。南滿洲鐵道株式會社成立後，將戰時所修改的窄軌軌距更改為1435mm標準軌距。
1929年，易幟不久的張學良為收回寬城子以北段中東鐵路幹線管理權（民國後東清鐵路改名為中東鐵路），與蘇聯發生武裝衝突，最終東北軍戰敗。
偽滿洲國皇宮前陳列的機車（購自美國鮑爾溫機車廠）
1931年"九一八"事變後，日本帝國主義侵佔東北，使其淪為日本的殖民地。第二年，末代皇帝溥儀在長春成立了傀儡政權——偽滿洲國。1935年，蘇聯把中蘇共同經營的中東鐵路北段（北滿鐵路）以1億4千萬日元賣給了日本扶植的偽滿洲國。偽滿洲國將中東鐵路的軌距全部統一為1435mm標準軌距。
1945年8月，日本無條件投降，蘇聯重新佔領東北後，將中東鐵路改稱中國長春鐵路。1950年2月，中蘇雙方簽訂《中蘇友好同盟互助條約》，蘇聯政府將中國長春鐵路的管理權和鐵路的全部財產移交中華人民共和國政府。1952年12月31日，中國長春鐵路（原中東鐵路）正式收回中國收回，中華人民共和國鐵道部設立哈爾濱鐵路管理局，管轄中國長春鐵路全部。
哈爾濱鐵路管理局大樓
日俄戰爭後，沙俄幾乎損失了所有海軍，俄羅斯再無力在遠東擴張，其虛弱的本質暴露得一覽無遺，而英國也不再將沙俄視作頭號對手。1907年，英國和沙俄《英俄條約》簽署，界定了兩國在波斯、阿富汗與中國西藏地區的勢力範圍。1917年初，因第一次世界大戰導致嚴重的通貨膨脹，俄國國內已經陷入混亂，統治俄國300年的羅曼諾夫王朝終於走到了頭，俄羅斯終於爆發了震驚世界的1917年革命。列寧領導的布爾什維克立刻接管了這個混亂的國家，革命勝利的第二天，列寧就頒佈和平法令，退出第一次世界大戰。
