Поражение в Крымской войне заставило иначе посмотреть на строительство железной дороги на юг. В декабре 1862 и в январе 1963 года дважды в Высоком присутствии царя генерал-лейтенант П. Мельников докладывал свои предложения о прокладке целой сети железных дорог в империи. Было признано необходимым вести транспортные магистрали от Москвы через Тулу, Курск к Харькову и далее к Севастополю, а также — от Одессы к Киеву. Разумеется, имелось в виду прежде всего стратегическое значение дорог.

Мельников предлагал все работы вести либо исключительно силами государства, либо под его контролем. К этому времени уже был принят указ, допускающий частную инициативу в железнодорожном строительстве, и создана первая крупная акционерная компания «Главное общество российских железных дорог». Вслед за ней появились и другие, которые стали активно участвовать в строительстве. Иностранный капитал в них играл весьма большую роль. И не случайно: компании, строившие дороги, получали огромные льготы за счет государства.

В 1864 году Высочайшим повелением было принято решение о строительстве линии Одесса — Балта.

Важную роль в начале строительства сыграл новороссийский генерал-губернатор И. Коцебу. Администрация этого края сумела настоять на том, чтобы Высочайшим повелением основной линией парового транспорта была определена линия Одесса — Балта — Умань — Киев.

Государственная казна выделила капитал из расчета 45 тысяч рублей на версту. Но этого было недостаточно. Граф И. Коцебу привлек часть денег из имевшихся в его распоряжении, а также заручился поддержкой в Министерстве внутренних дел, которое пообещало направить на строительство арестантов, что впоследствии и было выполнено. Военное ведомство выделило на строительство дороги две арестантские роты. Питание этих людей входило в смету строительства.

Помимо этого необходим был подрядчик, которому можно было бы доверить казенные деньги. Таким подрядчиком оказался известный генерал-губернатору камергер Ф. Унгерн фон Штернберг. Барон — светский человек, не лишенный таланта организатора, сумел через свои петербургские связи добиться получения от казны кредита, который погашался сдачей объекта по фиксированной цене обратно в казну. Разница была прибылью предпринимателя.

Строительство шло по тем временам довольно быстрыми темпами, и уже 5 декабря 1865 года состоялся пуск первой в Украине дороги Одесса — Балта. Нужно сказать, что возведение первой очереди дороги Одесса — Балта с ответвлением Раздельная — Парканы принесло барону доход в размере 35 тысяч рублей ассигнациями, которые он получил после сдачи дороги в эксплуатацию.

Сразу после сооружения железной дороги Одесса — Балта возникли споры о том, в каком направлении продолжать эту линию. Одни предлагали на Киев, другие — на Харьков.

Середина XIX века принесла с собой значительное развитие южных районов России. Важность и значение Донецкого бассейна, высокие темпы роста сельского хозяйства в Украине, развивающиеся индустриальные районы восточной ее части показали, что для дальнейшего подъема экономики края необходимо решить вопрос о перевозках грузов, так как сухопутные дороги уже не справлялись с этой задачей.

Губернский город Харьков находился в 1374 верстах от Санкт-Петербурга и в 697 от Москвы. Проживало в нем постоянно более пятидесяти тысяч жителей. Сам по себе Харьков как будто не располагал преимуществами, которые должны были бы сделать его одним из транспортных центров России. Он не стоял на судоходной реке, не обладал выгодами местности, богатой полезными ископаемыми и способствующими развитию той или иной отрасли промышленности. Но этот город занимал одно из первых мест в России по числу ярмарок и стал своеобразным гостиным двором, складом товаров, перевалочным пунктом между севером и югом страны.

В Харькове проводилось четыре ярмарки в год. Первое место по праву принадлежало Крещенской, которая устраивалась с 6 января по 1 февраля и по обороту уступала в стране лишь Нижегородской и Ирбитской. Хороший зимний путь давал возможность доставлять большое количество товаров с севера. Продавалось их на ярмарке на 20–30 миллионов рублей серебром. При этом многие купцы шли на это, даже если подвоз обходился очень дорого. Если товар не удавалось продать в Харькове, он, как правило, следовал в другие украинские города и в конце концов находил покупателей.

Троицкая ярмарка устраивалась с 1 июня на две недели. Торговали исключительно шерстью. Сбывалось на ней до 150 тысяч пудов.

С 12 августа до 1 сентября проводилась Успенская ярмарка. Ее можно назвать продовольственной. По срокам ярмарка приурочивалась к активному движению на юг чумаков, которые следовали в Крым за рыбой и солью.

А спустя несколько недель шла Покровская ярмарка, где продавался оставшийся товар и сезонный урожай овощей, фруктов. Активно сбывались и другие съестные продукты.

Всего, по данным того времени, на харьковских ярмарках продавалось около одной пятой всей российской шерсти, десятая часть меда и воска, значительная доля рыбы и других продуктов питания, а также железо, медь и изделия из них.

В силу этого, а также из-за расположения города на перепутье между центром и югом России, к Харькову, как к будущему транспортному центру, были обращены взоры правительственных чиновников, изучающих перспективы железнодорожного строительства.

Другая важная причина, повлиявшая на выбор трассы будущей железной дороги — расположение города на оси Донецкого кряжа. По его хребту, который разделял воды, текущие с одной стороны в Азовское море и Днепр, а с другой — в Северский Донец, по пути, известному в древние времена как Муравский шлях, было удобнее всего тянуть железнодорожную колею. Это было удобно и в отношении снабжения дороги топливом — каменным углем, в частности антрацитом, пласты которого к тому времени уже были обнаружены. Тогда Донецкий кряж снабжал бы в изобилии и ведущую к Азовскому морю магистраль, и Одесскую, на которой первоначально использовался уголь, поступающий из Англии.

Экономическое обоснование строительства железной дороги Москва — Харьков — Ростов впервые было дано в проекте Н. Муравьева еще в 1838 году.

Спустя год в журнале «Сын отечества» был опубликован проект О. Сафонова, который считал необходимым строительство железной дороги Курск — Харьков — Кременчуг и Москва — Одесса для вывоза хлеба из Курской, Харьковской и Полтавской губерний.

Неоднократно вопрос о сооружении железной дороги, связывающей столицу и центр страны с Черным морем, ставился перед царским правительством, поддерживался, но не решался.

В 1852 году черниговский, полтавский и харьковский губернаторы направили Главноуправляющему путями сообщения и публичными зданиями предложение о постройке Южной дороги от Харькова до Феодосии. После доклада об этом Николаю I появилась резолюция императора: «Будет прекрасное дело. Безотлагательно приступить к осуществлению». С такой резолюцией представление обсуждалось в Комитете путей сообщения в присутствии наследника престола и также получило одобрение. Однако строительство дороги так и не началось из-за отсутствия средств.

Казна выделяла на развитие прогрессивного вида транспорта немалые деньги. И все же их недоставало. Прежде всего из-за распыления сил на многих направлениях. Поэтому были созданы все условия для образования акционерных обществ, которые могли строить и эксплуатировать новые железные дороги. Общества стали появляться одно за другим. И почти везде большую роль играл иностранный капитал, использующий льготы, предоставленные государством, для извлечения максимальной прибыли.

Вскоре с предложением построить дорогу от Москвы на Харьков и Одессу и от Харькова на Феодосию выступил американец А. Шифнер. Его условия признали невыгодными.

В 1854 году в спешном порядке организовали особую экспедицию для изыскания возможностей строительства новых железных дорог по направлениям Москва — Харьков — Феодосия (с веткой на Севастополь и линиями на Донбасс и Ростов-на-Дону) и Харьков — Одесса под руководством строителя первой отечественной магистрали П. Мельникова. В экспедицию входило семь изыскательских партий во главе с инженерами, отличившимися на сооружении магистрали Санкт-Петербург — Москва, Д. Журавским, В. Сеничевым, В. Папаевым и другими. За два с половиной года экспедиция протрассировала около 4 тысяч верст, и в начале 1857 года П. Мельников представил предварительный проект строительства железных дорог к югу от Москвы.