名古屋市内の中央本線ルート案は主に「城東線（現在ルート）」と「城北線（名古屋市内北部を迂回し勝川に至るルート）」の2案が比較検討され、最終的には地元の要望や東海道本線との接続の関係から「城東線」ルートで建設された。ところが、名古屋市域の拡大に伴う東部丘陵部の開発が進むにつれて、田園地帯であった中央本線沿線まで市街地が進出し、鉄道線による市街地分断が次第に問題視されるようになってきた。名古屋市では1910年代頃より中央本線のルート変更が議論されるようになり、1913年（大正2年）3月19日には名古屋市区調査会がかつての「城北線」ルートに似た案を、1915年（大正4年）11月には沿線地主らにより結成された鉄道路線変更道路開設土地整理組合が千種駅以南を更に東へ移設する案を企図している。名古屋市議会では初め江口理三郎（市議・尾張電気軌道社長）による後押しもあって東移転ルートを主に検討していたが、鉄道院の反応が芳しくなかったこともあり、1919年（大正8年）の立案では城北線ルートに変更されている。この時点では矢田川・庄内川内縁（名古屋市内）を通る計画となっていたが、翌1920年（大正9年）になると外縁の勝川駅または高蔵寺駅と稲沢駅とを結ぶ案が有力となっていた。一方、鉄道院（1920年からは鉄道省）は名古屋市自らが城東線を強く要望したこと、鉄道用地の寄付を条件に誘致したにもかかわらず履行しなかったことを理由に、一貫して市側の要望を受け入れていなかった。だが、「勝川 - 稲沢（枇杷島）」案については同時期に名古屋駅改良と稲沢への操車場移転計画が進んでいた事もあって意欲を示した。城北線ルートに変更する意義として、鉄道省では名古屋市内をスルーして貨物列車を稲沢に運べること、中央本線を名古屋駅北方からの進入にすることで貨客ともに関西本線へスルー運転できることに着目した。しかし、昭和不況による財政的圧迫から鉄道省は設備投資の縮小を余儀なくされた。より優先度の高かった名古屋駅改良計画すら予定通りに進まない状況であり、中央本線移設計画は事実上棚上げとなった。結局、当初の目的であった「市街地分断の解消」は鉄道の堀割化、道路の立体化によって対応することになり、名古屋駅 - 大曽根駅間が全て連続立体交差化されたのは1964年（昭和39年）のことであった。
M1903の基礎的な開発スケジュールは、モーゼル小銃を参考にした高威力弾薬を使えるようにした新型小銃を開発するという観点で、世紀の変わり目にスプリングフィールド国営造兵廠で始まった。1900年、新小銃のために設置された委員会ではスプリングフィールド造兵廠が手がけた試作小銃の1つを新小銃の候補として検討した。その検討を踏まえて設計された2つの試作小銃が翌1901年に審査を受け、優れていると判断された一方にU.S. Magazine Rifle, Cal..30, Model of 1901（合衆国1901年式30口径弾倉付小銃）の名称が与えられた。軍部ではM1901が明らかにM1892よりも優れていることを認め、スプリングフィールド造兵廠にM1892からM1901への製造の切替の許可を与えたものの、およそ5,000丁が製造された時点で予算の削減と計画の変更が決定した。その後、歩兵・騎兵両用の小銃とするべく、各国軍の戦訓を踏まえて30インチ、26インチ、24インチ銃身あわせて100丁が試作された。テストの結果、最も短い24インチ銃身が優れていると判断され、1903年6月19日には短銃身と細部の改良を組み込んだ設計案にUS Magazine Rifle, Caliber .30, Model of 1903（合衆国1903年式30口径弾倉付小銃）という名称が与えられた。長い歩兵用小銃が標準的だった時代にあって、これは革新的なことだった。M1903は.30-45弾（後に.30-03弾と改称）を装填する小銃として設計された。.30-03弾は45グレインの無煙火薬を発射薬に用い、当時軍部内に存在した弾頭軽量化への反発を踏まえ、220グレインの弾頭を備えていた。しかし、220グレイン弾頭の.30-03弾の弾道特性は.30-40クラグ弾よりわずかに優れる程度で、重量のある弾頭に十分な初速を与えるための過大なエネルギーは機関部への負荷も大きかった。1906年、150グレインの尖鋭弾頭に改めた新型弾が.30-06スプリングフィールド弾として採用され、M1903もこれに合わせて再設計された。照準器も、この弾薬により改善された初速と弾道を補うために、再び改修された。220グレイン弾頭を備える.30-03弾の初速は約700m/sだったが、.30-06弾の初速は約813m/sだった。薬莢のネック部分は少しだけ短くなった。セオドア・ルーズベルト大統領はM1903の銃剣についての不満を示した。元々、M1903は銃本体に埋め込まれたスライド式のスパイク型銃剣を備えていた。これは旧式小銃で用いられていたものとほぼ同設計で、米西戦争の戦訓から小銃の射程と火力を重視する風潮が生まれており、今後銃剣格闘の機会は減少すると思われていたことと、ナイフ型銃剣より製造コストを抑えられることから採用されたものだった。伝えられるところによれば、武器省長官ウィリアム・クロージャーによる銃剣格闘を含むM1903のデモンストレーションが行われた際、ルーズベルトは自らナイフ形銃剣を取り付けたクラッグ小銃を手に取ると、クロージャーには銃剣を展開したM1903を構えるように命じ、そして銃剣同士を突き合せてM1903の銃剣を真っ二つにへし折ることで銃剣の強度不足を示したと言われている。その後、ルーズベルトはウィリアム・タフト陸軍長官に宛てた書簡の中で、「あのスパイク型銃剣は私が知る内で最も貧相な発明だと言わねばなるまい」と切り出し、日露戦争やフィリピン方面における実際の運用などを踏まえて銃剣を再設計するべきだと主張した。最終的にはナイフ型のM1905銃剣が採用された。その後、スパイク型銃剣を組み込んで製造されたおよそ74,000丁のM1903は、その大部分がM1905銃剣を着剣できるように改修された。同年、新型のM1905照準器も採用されている。当初の制式名称はUS Magazine Rifle, Caliber .30, Model of 1903（合衆国1903年式30口径弾倉付小銃）とされていたほか、単にスプリングフィールド小銃（Springfield Rifle）や、弾薬と同様に30-06スプリングフィールド（30-06 Springfield）などとも通称された。