Дорога проектировалась однопутной. Расстояния между станциями на равнинных участках не должны были превышать 35 км, а на горных — 25 км. Путевые казармы строились на расстоянии 13–19 км одна от другой, а между ними были еще полуказармы. Расстояния между главными и оборотными депо составляли 100–170 км. Станциями с узловыми депо были назначены Пограничная, Ханьдаохэцзы, Бухэду и Маньчжурия. Пропускная способность была принята в 10 пар паровозов с перспективой доведения ее в будущем до 16 пар, то есть почти до верхнего предела для однопутных железных дорог, который составлял 18 пар поездов в сутки.

К лету 1901 г. укладка пути достигла Бухэду и стала подниматься к Хинганскому хребту. Подход к будущему тоннелю по крутым восточным склонам хребта инженер Бочаров Н.Н. спроектировал в виде полной петли радиусом 320 м, в которой нижний путь проходил в каменной трубе под верхним. Это было также обусловлено необходимостью уменьшить длину будущего тоннеля. Уже по проложенному пути на Хинган были доставлены необходимые для строительства машины, оборудование и строительные материалы. Петля и тоннель строились с марта 1901 г. по ноябрь 1903 г. А в это время железная дорога от Хингана ушла далеко на запад, и 21 октября 1901 г. у Унура произошла смычка Западной линии.

Путь от Харбина до Владивостока был соединен еще 5 февраля 1901 г. у станции Ханьдаохэцзы, а от Харбина до Дальнего — 5 июля того же года. Укладка пути на КВЖД была, таким образом, закончена на всем протяжении и дорога открыта для рабочего движения поездов.

Осенью 1901 г. после прибытия необходимого оборудования начались интенсивные работы по пробивке тоннеля. До завершения работ по строительству тоннеля и петли поезда пропускались в обоих направлениях по системе временных тупиков, устроенных на восточном склоне Большого Хингана, и нижнему заезду петли. Рабочий поселок, выросший у восточного портала Хинганского тоннеля получил название Петля.

В первую очередь прокладывалось железнодорожное полотно и устраивались тупики, с помощью которых Бочаров успешно решил задачу преодоления железной дорогой Хинганского хребта. Эти знаменитые бочаровские тупики начинались сразу же за станцией Петля. Строительство их было обусловлено необходимостью организации временного обходного железнодорожного сообщения для подвоза стройматериалов и оборудования для строившейся линии, а также для доставки пассажиров до тех пор, пока не будет готов тоннель. Для этого и служила система железнодорожных тупиков — отрезков пути по полкилометра длиной каждый, расположенных в три яруса в виде зигзага по склону хребта. Тупики позволяли поездам как спускаться с крутого восточного склона Большого Хингана, так и подниматься снизу на самую высшую точку перевала и обеспечивали, таким образом, возможность непрерывной железнодорожной связи в обход тоннеля еще задолго до ввода его в эксплуатацию.

Движение поездов по тупикам было разработано до мельчайших деталей. Стоит привести описание поездки по тупикам Н.А. Байкова в феврале 1902 г.: «С перевала поезд спускался на тормозах по тупикам, которых было всего шесть. Таким образом, поезд двигался то вперед головой, то хвостом. Уклон был так велик, что паровоз, становившийся всегда в голове поезда, несмотря на усиленный „задний ход“, мчался с головокружительный быстротой. Из-под тормозов сыпались искры и пахло горелым железом. Буксы горели во многих вагонах. Во время этого сумасшедшего бега нас качало, как на море, и многие пассажиры читали молитвы, вручая свои души Богу. На всех лицах был написан панический страх и ужас, даже поездная прислуга крестилась и слышались возгласы: „Пронеси, господи!“ Каждое колено тупика длиною в одну версту мы пробегали в 20–30 секунд и каждый раз ожидали того момента, когда поезд, не будучи сдержан тормозящим паровозом, выскочит из тупика и пойдет „вверх тормашками“ вниз по откосу горы. Но, к счастью, этого не случилось; мы благополучно доехали до нижнего тупика, и все с облегчением вздохнули… „Вот это езда, так езда!“— сказал мой Михаил».

1 июля 1903 г. КВЖД перешла в регулярную эксплуатацию, хотя и с большим числом недоделок, оцененных в 57 млн. руб. Тоннель через Большой Хинган еще не был достроен.

Зимой 1903–1904 гг. между Москвой и портом Дальний еженедельно ходили четыре роскошно оборудованных пассажирских поезда. Они отправлялись из Москвы по понедельникам, средам, четвергам и субботам. В полдень на третьи сутки поезд прибывал в Челябинск, утром на восьмые сутки — в Иркутск. Затем была четырехчасовая переправа через Байкал на пароме (или езда по Кругобайкальской дороге после введения ее в эксплуатацию). В полдень на двенадцатые сутки поезд прибывал на станцию Маньчжурия, а еще через пять суток — в порт Дальний. Вся поезда занимала 16 суток вместо 35 на океанском корабле.

В 1904 г. Транссиб представлял собой комплекс железных дорог, протяженность которых приведена в таблице №. 1.

Стоимость строительства дорог Транссиба составила около одного миллиарда рублей, средняя стоимость 1 км пути доходила до 120 тыс. руб.

С началом строительства Транссиба встал вопрос о дополнительных железнодорожных подходах к нему из Европейской части России. Для этого в 1896 г. построили линию от Екатеринбурга до Челябинска длиной 252 км, а к 1899 г. — от Перми до Котласа через Вятку (866 км). Таким образом, появился выход на Северную Двину, по которой далее грузы попадали в Архангельск, и новый подход к Транссибу.

Для обеспечения кратчайшего выхода к Великому Сибирскому пути с северо-запада решили провести линию Петербург—Вологда—Вятка. Царский указ о ее строительстве вышел в 1902 г. Для предпостроечных изысканий и последующего сооружения линию разделили на две части: Петербург—Вологда протяженностью 599 км и Вологда—Вятка протяженностью 642 км.

Вопрос о занятии незамерзающего порта на Дальнем Востоке постоянно обсуждался руководством Морского и Военного ведомств еще с 70-х годов XIX века. Последним толчком же, заставившим поспешить Россию в этом вопросе, стали действия Германии и Англии.

Англия уже имела несколько военно-морских баз на Дальнем Востоке — Сингапур, Гонконг и другие, но мечтала о захвате новой базы в Северном Китае. Внимание британских, германских и русских адмиралов привлекла бухта Циндао (Киао-чоу). Коллежский советник русского МИДа писал: «Стратегическое значение Циндао (Киао-чоу), в силу его графического положения, громадно, оно отдает в руки занявшего его весь Шаньдун и открывает свободный доступ в Пекин, упраздняя все Печилийские укрепления как средства для обороны подступов к столице против владеющего названной бухтой».

В 1896–1897 гг. германский посол в Китае барон Гейканг несколько раз поднимал вопрос о передаче Циндао Германии. Китайское правительство все время отвечало Германии решительным отказом, ссылаясь, с одной стороны, на свое собственное намерение воспользоваться этой бухтой как стоянкой для возрождавшегося в те дни китайского флота, а с другой стороны, на право первенства, принадлежавшего по отношению к этой бухте России.

Действительно, еще в 1895 г., в период переговоров с Японией, командовавший в это время соединенными эскадрами в Тихом океане вице-адмирал Тыртов 2-й после совещания со своими ближайшими сотрудниками — вице-адмиралом С.О. Макаровым и контр-адмиралом Е.И. Алексеевым, указал именно на Циндао как на удобнейшую зимнюю стоянку русских судов. Эта же стоянка была необходима России потому, что Владивосток замерзал, рейд Чифу имел большие недостатки, корейские порты были неудобны тем, что телеграф там находился в руках японцев, а стоянка в японских портах, которой Россия пользовалась раньше, после событий 1895 г., оказалась уж совсем неудобной в политическом отношении. «Киао-чоу удовлетворяет условиям, имеется телеграф и провизия», — писал вице-адмирал Тыртов.