ในปี พ.ศ. 2430 จึงทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ เซอร์แอนดรู คลาก และบริษัทปันชาร์ด แมกทักการ์ด โลเธอร์ ดำเนินการสำรวจเพื่อสร้างทางรถไฟสายกรุงเทพมหานคร - นครราชสีมา และมีทางแยกตั้งแต่เมืองลพบุรี - เชียงใหม่ 1 สาย จากเมืองอุตรดิตถ์ - ตำบลท่าเดื่อริมฝั่งแม่น้ำโขงอีก 1 สาย และจากเมืองเชียงใหม่ไปยังเชียงราย - เชียงแสนหลวงอีก 1 สาย โดยทำการสำรวจให้แล้วเสร็จเป็นตอน ๆ รวม 8 ตอน ในราคาค่าจ้างโดยเฉลี่ยไม่เกินไมล์ละ 100 ปอนด์ หรือประมาณ 24,500 บาทต่อกิโลเมตร ทั้งสองฝ่ายลงนามในสัญญา เมื่อวันที่ 16 มีนาคม พ.ศ. 2430
พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวฯ พร้อมด้วยสมเด็จพระนางเจ้าเสาวภาผ่องศรี พระบรมราชินีนาถ ทรงเปิดเส้นทางรถไฟสายกรุงเทพมหานคร-นครราชสีมา เมื่อวันที่ 26 มีนาคม พ.ศ. 2439
ต่อมา เดือนตุลาคม พ.ศ. 2433 พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวฯ ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้สถาปนากรมรถไฟขึ้นเป็นครั้งแรกในสังกัดกระทรวงโยธาธิการ แรกเริ่มที่ก่อตั้งกรมรถไฟนั้น ทางราชการได้แบ่งส่วนราชการกรมรถไฟ ในกระทรวงโยธาธิการ ตามประกาศราชกิจจานุเบกษา เล่ม 16 ตอน 24 ลงวันที่ 10 กันยายน พ.ศ. 2442 หรือ ร.ศ. 118 ไว้ดังต่อไปนี้
ตำแหน่งข้าราชการกระทรวงโยธาธิการ รัตนโกสินทร ศก 118
กรมรถไฟ
- กองกลาง
- กองแบบอย่าง
- เซกชั่นบางกอก
- เซกชั่นปากเพรียว
- เซกชั่นหินลับ
- เซกชั่นหมวกเหล็ก
- เซกชั่นจันทึก
- เซกชั่นคลองไผ่
- เซกชั่นสีคิ้ว
- เซกชั่นโคราช
- เซกชั่นท่าเรือ
- เซกชั่นลพบุรี
พระราชทานธงกรมรถไฟ
พร้อมกันนี้ ได้ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ พระราชทานพระบรมราชานุญาตให้ใช้ธงมีตราเครื่องหมายสำหรับกรมรถไฟ ตามประกาศกระทรวงโยธาธิการ ประกาศในราชกิจจานุเบกษา เล่ม 16 ตอน 50 ลงวันที่ 11 มีนาคม พ.ศ. 2442 หรือ ร.ศ. 118 มีรายละเอียดดังต่อไปนี้
“ธงช้างทรงเครื่องยืนแท่นตามพระราชบัญญัติธง ร.ศ. 118 มาตรา 5 ที่มุมมีตรารูปล้อรถมีปีกมีพระมหาพิไชยมงกุฎอยู่เบื้องบน”
รวมทั้ง ทรงพระราชทานพระบรมราชานุมัติให้กระทรวงโยธาธิการว่าจ้าง มิสเตอร์ จี. มูเร แคมป์เบลล์ สร้างทางรถไฟหลวงจากกรุงเทพ (หัวลําโพง) ถึงนครราชสีมา เป็นสายแรก เป็นทางขนาดกว้าง 1.435 เมตร และได้เสด็จพระราชดำเนินประกอบพระราชพิธีกระทำพระฤกษ์ เริ่มการสร้างทางรถไฟ ณ บริเวณย่านสถานีกรุงเทพ เมื่อวันที่ 9 มีนาคม พ.ศ. 2434
ปัจจุบัน การรถไฟฯ ได้สร้างอนุสรณ์ปฐมฤกษ์รถไฟหลวงเพื่อเป็นอนุสรณ์สถานรำลึกเหตุการณ์สำคัญในอดีต และเพื่อน้อมรำลึกถึงพระกรุณาธิคุณ เมื่อวันที่ 31 มกราคม พ.ศ. 2534 โดยมีสมเด็จพระสังฆราชเจ้า กรมหลวงวชิรญาณสังวร เสด็จมาทรงเป็นองค์ประธานในพิธีเปิด
ปี พ.ศ. 2439 การก่อสร้างทางรถไฟสาย กรุงเทพฯ – นครราชสีมา สำเร็จบางส่วน พอที่จะเปิดการเดินรถได้ ซึ่งในวันที่ 26 มีนาคม พ.ศ. 2439 พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวฯ เสด็จพระราชดำเนินมาทรงประกอบพระราชพิธีเปิดการเดินรถไฟเส้นทางรถไฟสายแรกของสยาม เดินรถช่วงแรกระหว่าง สถานีกรุงเทพฯ – อยุธยา ระยะทาง 71 กิโลเมตร และเปิดให้ประชาชนเดินทางไปมาระหว่าง กรุงเทพฯ – อยุธยา ได้ตั้งแต่วันที่ 28 มีนาคม พ.ศ. 2439 เป็นต้นไป
กรมรถไฟ หรือ การรถไฟแห่งประเทศไทย จึงถือเอาวันที่ 26 มีนาคมของทุกปี เป็นวันคล้ายวันสถาปนากิจการรถไฟจนถึงปัจจุบัน