Официально строительство Транссиба началось 19 (31) мая 1891 года в районе Куперовской пади города Владивостока, что в районе нынешней Первой Речки.
На церемонии закладки присутствовал цесаревич Николай Александрович, будущий император Николай II, который собственноручно отвёз на полотно будущей дороги тачку земли.
Затем цесаревич переехал в район бухты Золотой Рог, где заложил серебряный знак в основание будущего вокзала Владивостока.
Цесаревич Николай как раз возвращался из Японии, где 29 апреля (11 мая) получил два удара по голове от японского городового.
Согласно предварительным расчётам, стоимость строительства железной дороги должна была составить 350 миллионов рублей золотом. По данным советской энциклопедии, в итоге израсходовано было в несколько раз больше. Общая стоимость строительства Транссиба с 1891 по 1916 год составила до 1,5 миллиарда рублей.
Движение поездов по Транссибу началось 21 октября (3 ноября) 1901 года, после того, как было уложено «золотое звено» на последнем участке строительства Китайско-Восточной железной дороги (КВЖД). Регулярное железнодорожное сообщение между столицей империи Санкт-Петербургом и тихоокеанскими портами Владивостоком и Порт-Артуром было установлено 1 (14) июля 1903 года, хотя через Байкал приходилось переправлять поезда на специальном пароме.
Непрерывный рельсовый путь между Санкт-Петербургом и Владивостоком появился после начала рабочего движения по Кругобайкальской железной дороге 18 сентября (1 октября) 1904 года, а спустя год, 16 (29) октября 1905 года Кругобайкальская дорога, как отрезок Великого Сибирского пути, была принята в постоянную эксплуатацию, и поезда впервые в истории получили возможность следовать только по рельсам, без использования паромных переправ от берегов Атлантического океана до берегов Тихого океана.
Строительство велось только за счёт собственных средств государства без привлечения иностранного капитала. В начале строительства привлекалось 9600 человек, к 1896 году — уже около 80000 человек. Ежегодно в среднем строилось 650 км железнодорожных путей, по состоянию на 1903 год, было уложено более 12 миллионов шпал, 1 миллион тонн рельсов, общая длина построенных железнодорожных мостов и тоннелей составила более 100 км.