1907年の鉄道国有化以後、産業の発展に伴い貨物の輸送量が増大し大正初期には貨物収入が旅客収入を上回るようになった。当時の東海道線は複線化が進んでいたものの一部に単線区間が残り、輸送力は限界に達していた。今後も伸び続けるであろう需要に対する抜本的対策として、『主要幹線を国際標準軌へ改軌する』という広軌改築案が、1910年に閣議へ提出された。一方で鉄道の利便性が広く認識された結果、鉄道未設置の地区においては新線建設の強い要望が次々と出された（当時の鉄道総延長は約8,000 kmで現在の半分程度であった）。国鉄は線路網の充実と既存路線の強化改善に取り組んできたが、大正時代に新線建築と既存幹線改善のどちらに重点を置くかについて、重大な政治問題に発展した。
信越本線において碓氷峠を控える横川駅 - 軽井沢駅間（1997年廃止）11.2 kmは、67パーミルの急勾配と26箇所のトンネルがある、交通上の難所であった（国鉄の他線区の勾配は、板谷峠などごく一部を除き最大でも33パーミル）。1893年の開業以来、専用の歯車式アプト式蒸気機関車による運行が続いてきたが、連続するトンネル中での運転の困難さや増大する輸送量に対して、非力な蒸気機関車では対応できなくなることが重要問題とされるようになった。列車の運行を止めずに行った2年間の工事の末、碓氷峠は1912年より電気機関車による運転に切り替えられた。使用する電気機関車10000形（軸配置C・出力660 kW）はドイツから輸入され、電力は横川駅の近くに3,000 kWの火力発電所を建設して賄った。電化によって煙による機関士の苦労が解消し、1列車あたりの重量は126 tから230 tに倍増し、スピードアップにより列車の大幅な増発（36本/日→54本/日）が可能となった。
最初の純国産機である6700形（1911年）の成功後、同時期に輸入した8800形等の新鋭機を参考にして、「国産標準機」と呼ばれるに相応しい機関車が生産され始めた。1913年に完成した9600形は、過飽和蒸気を使用した出力870馬力・軸配置1Dの貨物用テンダー機関車で、総計770両生産された。翌年には、旅客用に軸配置1Cのテンダー機である8620形が完成し、これも総計687両が造られた（以後に記す機関車は、特に断わらない限りテンダー機である）。貨物機は、1923年に大型のD50形（軸配置1D1・出力1280馬力）が完成し、主要幹線の長大貨物列車の牽引や、東海道本線の箱根越え（丹那トンネル完成前の旧線で、現在の御殿場線）の補機として活躍した。旅客機では、1919年にC51形（軸配置2C1）が完成したが、この機関車の「軸配置2C1と動輪直径1750 mm」という構成は、その後新製される旅客用蒸気機関車に受け継がれた（戦後完成した軸配置2C2タイプの機関車はすべて他機種からの改造機である）。C51形は、東海道本線や山陽本線の特急列車牽引機として、その後長く使用された。
買収の結果「国有鉄道」となったので以後国鉄と表記する。最初の効果は長距離列車の設定であり、東京 - 下関間の直通列車や、奥羽線経由の上野 - 青森間直通列車などが設定された。また車両を全国的に運用して各地方の繁忙・閑散に応じた配置が可能になった。その反面、国鉄の保有する車両は蒸気機関車だけでも174形式1,118両、客車3,067両、貨車20,884両におよび、運用・整備・修理に大きな困難が発生した。この後国鉄は車両・機材の国産化と標準化を進める。買収により国有鉄道と私有鉄道の比率は逆転し、以後の鉄道史は国有鉄道主導で進むようになる。しかしその一方で、新たな私鉄の敷設計画が沈静化するという弊害を招いた。国有化で多くの金を使った国としては、地方における鉄道整備にまで資金を回せる状況ではなかったため、軽便鉄道法を公布して軽便鉄道と呼ばれる、簡易規格の鉄道敷設を奨励するようになった。また甲武鉄道の国有化で、国鉄も電車運転をおこなう事業者（国鉄電車を略して国電と呼ばれる）となったが、1915年（大正4年）には京浜間の電化を完成させるなど、都市周辺を中心にして本格的に乗り出すようにもなった。
カリフォルニア州・サンフランシスコ北部で生まれ、オレゴン州ポートランドで育つ。リンカーン高校卒業後、カリフォルニア州ロサンゼルス・ハリウッドに移住し、そこで妻となる女性と知り合い、1933年に結婚。1927年から音楽家・声優・俳優としてラジオを中心に活動。1933年からラジオ出演の為、ポートランドに戻っていたが、その番組が1935年に終了した後はロサンゼルスに再び移住。ワーナー・ブラザース作品によく出演しており、1人で複数の役を務めることも少なくなかった。また、1960年代からは、ハンナ・バーベラ・プロダクション制作のテレビアニメにも出演し始め、『原始家族フリントストーン』、『秘密探偵クルクル』、『ペネロッピー絶体絶命』などで、主演はもちろんのこと、脇役にいたるまで様々な役を演じた。1961年にサンセット大通りで交通事故に遭い、昏睡状態となる。回復は絶望的とされ、一部新聞では死亡したと報道されたが、事故の3週間後に意識を回復し、声優に復帰。1989年5月19日に体調不良を訴えシーダーズ・シナイ医療センターに入院したものの、7月10日に心臓病の為、死去。墓はハリウッド・フォーエバー墓地にある。歌手としても1948年に「The Woody Woodpecker Song」（ウッディー・ウッドペッカーのテーマ曲。「Mel Blanc & The Sportsmen」名義。ケイ・カイザー、ダニー・ケイ & アンドリュース・シスターズらとの競作）、1951年に「I Tawt I Taw a Puddy Tat」（トゥイティーのテーマ曲）などをヒットさせている。息子は声優のノエル・ブランク。