明治時代の鉄道国有化には種々の流れがあった。1891年と1899年の経済不況時には経営困難に陥った私鉄サイドから買い上げの要望が出たが、2回とも見送られた。特に後者の場合、政府は日露戦争準備の軍備拡張を行っており財政的に無理であった。日露戦争で鉄道の有効性と私鉄割拠による不便さを痛感した軍部（特に陸軍）は、戦争後に鉄道国有化を要望した。1906年3月、国会で「鉄道国有法」が可決され、上記五大私鉄会社を含む大手私鉄17社の国有化（買収）が決まった。買収は1906年10月に始まり、1907年10月に完了した。買収前の官鉄の総営業距離は2,459 km、買収して国有化した路線の総営業距離は4,806 kmであった。買収の可否判断に際しては、国内輸送の基幹となる路線を優先することになった。当時、南海鉄道は難波 - 和歌山市間、東武鉄道は北千住 - 久喜間の営業を行っていたが、和歌山方面には買収対象である関西鉄道の路線、関東北部へは同じく日本鉄道の路線があったため、国有化の対象に一時は含まれたことがあったものの、最終的には予算問題もあって外された。
都市交通機関としては、1882年（明治15年）開業の東京馬車鉄道を端緒に、馬車鉄道がまず誕生した。しかし餌や糞尿の問題もあり、世界的な趨勢に従って、電車を用いた軌道交通―すなわち路面電車へまもなく切り替えられることになる。最初の例は1895年（明治28年）開業の京都電気鉄道であった。京都南部の伏見から京都市内まで6.6 kmの区間を走った路面電車で、琵琶湖疏水の水力発電を電源としていた。この鉄道は1918年京都市に買収され、路線は京都市電の一部となった。さらには電車の機動性を用いて、都市間交通に用いようという考えも生まれる。これはアメリカのインターアーバンに倣ったものであったが、1905年（明治38年）の阪神電気鉄道を端緒に、関西や関東を中心にして、いくつかの会社・路線が生まれた。これらの多くは、現在の私鉄各線の源流にもなっている。名古屋鉄道の前身である名古屋電気鉄道のように、路面電車を郊外電車に発展させるものも現れた。また、1904年（明治37年）には、軌道でなく鉄道に準拠する路線では初の電車運転を、甲武鉄道が開始している。近郊区間では、蒸気列車より電車列車のほうが優位であることは明らかとなり、南海鉄道など国有化を免れた私鉄では、明治末より電車の投入を開始した。
日露戦争の規模は日清戦争よりも大きく、鉄道における軍事物資の輸送も日清戦争を大幅に上回った。輸送した人員は88万6千人、馬13万8千頭、貨物26万2千トンに達した。戦時中はこの輸送を達成するため一般の輸送は大幅に削減された。しかし大規模私鉄の割拠は戦争遂行には大変不便であった。例えば八甲田山事件で有名な弘前師団の出征は、弘前駅 - 福島駅が官営、福島 - 品川が日本鉄道、品川 - 神戸が官営、神戸 - 広島が山陽鉄道、広島から船で大陸へ渡った。これらの輸送の実施には、各鉄道間のダイヤや車両の遣り繰りや事後の運賃精算など、煩雑な業務が発生した。このことが戦争後の鉄道国有化に繋がってゆく。この戦争の前後には作曲家や奥好義等雅楽師により多くの鉄道唱歌が作曲された。
前記のように日清戦争は山陽鉄道が広島まで到達した翌月に勃発した。当時の鉄道の西の終点に当たる広島は、大陸に最も近いターミナルとなった。広島には戦争指揮にあたる明治天皇と大本営が滞在し（広島大本営）、近くにある宇品港は大陸への積み出し港としての役割を担った。各地の部隊や軍事物資は官営鉄道や私鉄を乗り継いで広島に集結した。
日本の鉄道が戦争に使われたのは、1878年の西南戦争が最初である。当時京浜間と京阪神間のみの運転であったが、軍隊の集結や港への輸送に大きな効果があった。1894年から1895年に戦われた日清戦争、1904年に始まり1905年に終わった日露戦争は、明治維新後の日本が国の総力を挙げたプロジェクトで、鉄道も戦争遂行のために大きな役割を果たした。
1862年、リオノウンズはシンガポール領事Tan Kim Ching からの依頼でタイの国王であるラーマ4世の妻子へ教育を施すこととなった。ラーマ4世は妻および内縁の妻39名、子82名に、これまでの宣教師の妻ができなかった西洋の現代科学教育を施してもらうことを望んでいた。リオノウンズはアヴィスをイングランドの学校に進学させ、ルイスを伴ってバンコクに向かった。アメリカ人宣教師ダン・ビーチ・ブラッドリーの後継でシャム王国の教師となった。1867年まで6年近く、最初は教師として、のちに外国語秘書として王国で勤務した。この職は大いに尊敬され、政治的影響力もあったが、リオノウンズは条件も状況も不満であり、王は「非常に難しい女性」と評していた。1868年、リオノウンズは健康問題のためシャムを離れイングランドへ向かったが、ラーマ4世の病死後、より良い条件でシャム王国に戻れるよう交渉した。ラーマ4世は遺言にリオノウンズとルイスについて言及していたが、2人は遺産を受け取っていない。新たな王朝では15歳のラーマ5世が跡継ぎとなり、リオノウンズにあたたかな感謝の手紙を送った。ラーマ5世はリオノウンズに再び職を与えることはなかったが、長年にわたり友好的に連絡を取り合った。ルイスが27歳の時、シャムに戻り王国騎兵隊大尉に任命された。ラーマ5世は、王朝での土下座のような平伏の廃止など、リオノウンズが進言した改革を検討した。しかしそれらの多くは結局父ラーマ4世の方針とほぼ同じものとなった。