政府提出九龙—广州的铁路修筑计划。尽管清廷内部存在异议，但迫于英国的压力，清政府仍于1899年3月28日签订了《广九铁路草合同》，并议定此路由广东省的省城广州至英国殖民地香港九龙，将来与粤汉铁路连接。宣统三年（1911年），广九铁路全线建成通车，在大沙头设站。因是广九铁路的起点站，故名为广九车站，又称大沙头火车站，采用西方近代建筑风格。广九铁路开通后，来往两地的直通列车也开始运营。抗日战争期间，广九铁路作为重要的战略目标，饱受轰炸和损害，修复铁路成为当务之急。1945年11月，国民政府交通部接受联合