1889年4月1日(光绪十五年),两广总督张之洞奏请缓修津通铁路,改筑“自京城外卢沟桥起,经河南达湖北汉口镇”之铁路,即卢汉铁路。拟分四段施工,八年建成,每年需经费银200万两。
1889年5月5日,清廷颁发上谕,采纳张之洞关于修建卢汉铁路的奏议,斥责反对修建铁路的诸大臣为“偏执成见,不达时务”。同时,明白宣告:“毅然兴办”铁路,并以之定为“自强要策,通筹全局,次第推行”。至此,在修建铁路问题上的两种不同意见的斗争,始告结束。8月27日,清廷派由两广总督调任湖广总督的张之洞与直隶总督李鸿章,会同海军衙门筹建卢汉铁路。12月6日,清廷颁发上谕,准海军衙门奏请,户部每年拨银200万两开办卢汉铁路,不借洋债,不购洋钢轨,以完成全部路工。
1891年4月21日,清廷颁发上谕,决定缓建卢汉铁路,先修建关东铁路,所需经费,将原建议修建卢汉铁路每年筹拨之银200万两,移作修建关东铁路之专款。
1895年7月19日,张之洞上《修备储才折》,在“宜亟造铁路”条下称:“中国应开铁路之地甚多,当以卢汉一路为先务。此路南北东西皆处适中,并与通引分布,实为诸路纲领。”并建议“可使洋商垫款包办”,“限三年必成”。12月6日,清廷颁发上谕,宣布卢汉铁路准许商民集股至千万两以上者设立公司兴办。事归商办,官不干预。
1896年4月24日,清廷批准广东在籍道员徐应锵、广东商人方培尧、候补知府刘锷、监生吕庆麟等四人自招商股,分段承办卢汉铁路,并派直隶总督王文韶、湖广总督张之洞会同办理。同时声明不得有洋商入股。7月26日,总理衙门致电王文韶、张之洞称“卢汉铁路以集华股商办为主,前此具呈集股之人,均不可靠”。要求王、张会商,别谋他法,及早具奏。9月2日,王文韶、张之洞会奏,卢汉铁路另筹办法,举荐盛宣怀组织铁路公司,督办卢汉铁路。9月22日盛宣怀奉命向总理衙门面呈筹办卢汉铁路的说帖。10月22日,总理衙门奏称:遵旨咨询盛宣怀,据陈一切办法,均确有见地,请准设铁路公司,令盛宣怀督办。拟从卢汉铁路办起,接着再办苏沪、粤汉铁路,以一事权。至于经费,由公司招股700万两;借洋债200万两,商借商还;拨借官款1000万两;南北洋入官股300万两,由官、商并立举办。同月20日,清廷颁发上谕,让盛宣怀以四品京堂候补的官衔,督办铁路总公司,依照总理衙门所奏办理。11月,张之洞向清廷奏准将汉阳铁厂由官办改为官督商办,卢汉铁路钢轨由该厂定造并委派盛宣怀经理其事。盛接办后招商股100万两,整顿工厂,制造钢轨。
1897年1月6日(光绪二十三年),中国铁路总公司在上海成立。该公司督办盛宣怀上年11月离京赴任时即会同总理衙门和户部商定,先拨南北洋官款300万两作为开办经费,着手修建卢汉铁路卢沟桥至保定段及苏沪铁路的上海至吴淞段,立下公司基根,以有利于招股借债。4月,卢汉铁路卢沟桥至保定段开工兴筑,盛宣怀为了建成铁路一段借洋款一笔,在受命督办中国铁路总公司后,即请领官款,交由津榆铁路总工程师金达负责主持本段工程。
1898年6月6日(光绪二十四年),中国铁路总公司督办大臣盛宣怀同比利时银行工厂合股公司在上海签订《卢汉铁路比国借款续订详细合同》,并附《卢汉铁路行车合同》。这一借款合同是在法俄两国向总理衙门施加外交压力下签订的。8月1日,清廷予以批准。上述《续订详细合同》凡20款,规定借比利时款11250万法郎(合450万英镑),年利5%,折扣90%,以本路财产及营业收入为担保,期限三十年,借款存付由华俄道胜银行办理,收取行佣2毫半,即每百万英镑付佣金25英镑。建造汉口至保定全线及行车后所需材料,除尽先向汉阳铁厂购办外,均归比公司承办。《行车合同》凡10款,规定在借款其内,一切行车事务由比公司代理,并每年提取2%,余利作为其酬劳金。比公司从国外运来的物料,免纳关税厘金。在此次借款谈判中,比方一再提出苛刻条件,使谈判时间长达一年零两个月之久,此前曾于1897年5月27日两次签订草合同。
1900年12月(光绪二十六年),八国联军攻占北京后,法国侵略军擅自将卢汉铁路从卢沟桥延展至北京前门,建立前门西站。1905年11月15日(光绪三十一年),卢汉铁路的最大桥梁黄河大桥全部完工。1906年4月1日(光绪三十二年),卢汉铁路全线正式通车,改称京汉铁路。京汉铁路至1937年抗日战争爆发后,行车即告中断,1949年12月12日,京汉铁路全线修复通车,在此12年间未能全线通车。