孫中山十分重視鐵路的修建。早在1894年，他在《上李鴻章書》 中直言“地球各邦今視鐵路為命脈矣”，希望中國能夠大規模修建鐵路。在孫中山的《實業計劃》中，修建鐵路及其重要的一部分。他說“交通為實業之母，鐵道又為交通之母”。 1912年4月，他踐行誓言辭職引退，開始著手鐵路事業。他擔任全國鐵路督辦，組建中國鐵路總公司，全權籌辦全國鐵路。他設想在中國建設16萬公里的鐵路。由於國內軍閥混戰，因此孫中山沒有能力建設一寸鐵路。但是孫中山的設想依然啟發著後人。

按照孫中山的設想，要建設五大鐵路系統，分別是中央鐵路系統、東南鐵路系統、東北鐵路系統、西北鐵路系統、高原鐵路系統。另外還要建立火車製造廠，以滿足列車需求。

中央鐵路系統主要位於長江以北地區，“為中國鐵路系統中最重要者”。該系統的主要以東方大港為核心，連線中國北方大城市。主要的線路有東方大港—塔城（伊犁）線、東方大港—庫倫線、東方大港—烏里雅蘇臺線、南京—洛陽線、南京—漢口線、西安—大同線、西安—寧夏線、西安—漢口線、西安—重慶線、蘭州—重慶線、安西—于闐線、婼羌—庫爾勒線、北方大港—哈密線、北方大港—西安線、北方大港—漢口線、黃河港—漢口線、芝罘—漢口線、海州—濟南線、海州—漢口線、海州—南京線、新洋港—南京線、呂四港—南京線、海岸線、霍山—嘉興線。

東南鐵路系統位於東南地區，涉及浙江、江蘇、福建、江西、江蘇、安徽、湖北、廣東、湖北等地。孫中山認為該地區人口密集，煤鐵豐富，修建鐵路必然會帶來巨大的經濟價值。孫中山規劃的東南鐵路線路有東方大港重慶線、東方大港廣州線、福州鎮江線、福州武昌線、福州桂林線、溫州辰州線、廈門建昌線、廈門廣州線、汕頭常德線、南京韶州線、南京嘉應線、東方南方兩大港間海岸線、建昌沅州線等。

孫中山鐵路設想南方部分

西南鐵路系統主要是以南方大港（廣州）為核心，修建通往廣州的鐵路線路。主要有廣州到達重慶、成都、大理、南寧、欽州、海南等地的線路。西南鐵路系統包含7條鐵路，分別是：廣州—湖南—重慶線；廣州—湖南—貴州—重慶線；廣州—桂林—瀘州—成都線；廣州—梧州—敘永—成都線；廣州—大理—騰衝線；廣州—思茅線：廣州—欽州線。可以看出，孫中山的西南鐵路系統重點連線的是廣州和成渝。

西南鐵路系統地圖

東北鐵路系統主要分佈在滿洲、蒙古和河北的一部分地區。該地區三面北大山包圍，只有南面臨海。而內部則是廣闊的平原，水資源和礦產資源豐富，盛產大豆等作物，如果大規模修建鐵路，這裡會成為中國經濟最發達的地區之一。東北鐵路系統以松花江和嫩江匯合處為中心，孫中山稱為“東鎮”，也就是現在的松原。東鎮有到達葫蘆島、北方大港（京唐港）、多倫、克魯倫、漠河、科爾芬、饒河、延吉線、長白等地的線路。東北鐵路系統的第二個鐵路中心是葫蘆島，這裡是蒙古出海最方面的地區之一，主要有到北京、克魯倫、呼倫、安東（丹東）等鐵路線路。其他線路有漠河綏遠線、呼瑪室韋線、烏蘇裡圖們鴨綠沿海線、臨江多倫線、節克多博依蘭線、依蘭吉林線、吉林多倫線。

松原為中心的鐵路

西北鐵路系統主要是將西北地區和北方大港聯絡起來，包括北方大港到達外蒙古的烏蘭巴托、恰克圖、烏里雅蘇臺等地，另外還有一條鐵路連線西伯利亞和北方大港。在新疆方面，北方大港有經過呼和浩特到達烏魯木齊、伊犁和喀什等地的鐵路。為了進一步開發蒙古、新疆和甘肅，孫中山又設想了擴張西北鐵路系統。在西北地區增加了大量的線路。然而這些線路大多數都經過地廣人稀的地方，應該是很難發揮重要的經濟價值的。孫中山想讓蒙古成為向阿根廷那樣的大牧場基地，為中國提供優質的肉類。

孫中山鐵路計劃最後一部分是高原鐵路系統，主要分佈在青藏高原地區和西南地區，其主要目的在於開發青藏高原的礦產資源，以及推動了青藏高原大牧場放牧業的發展。高原鐵路系統的中心在拉薩，主要有通往蘭州、成都、大理、郎宗、亞東、來吉雅令、諾和、于田等線路。此外，還有環繞青藏高原的線路，如蘭州婼羌線、成都宗札薩克線、寧遠車城線、成都門公線、成都沅江線、敘府大理線、敘府孟定線、于闐噶爾渡線等。