904年日俄战争爆发，公主岭站以南路段被日军占领，并改为于日本本土一致的1067毫米的窄轨。沙俄战败。1905年日俄双方签订《朴次茅斯和约》，将长春宽城子站以南的铁路转交给日本。1906年11月26日，日本成立南满洲铁道株式会社，将长春段至旅顺段改名为南满铁路，划归该公司管辖。1907年7月，为了与京奉铁路（北京至沈阳铁路）连接，满铁又将轨道轨改成了标准轨的1435毫米，并一直沿用至今，原有的窄轨线路于1908年5月起陆续拆除。满铁于1907年开始对长大干线进行复线化，大连至段于1909年10月27日完成复