广州铁路枢纽

廣三鐵路

1898年美商華美合興公司在承修粵漢鐵路時，發現廣州至三水沿線地勢平坦，修建鐵路的投資少而收益快，於是提出將廣三鐵路（當時稱為省佛支路）作為粵漢鐵路支線並先修建的議案，得到了滿清政府的支援。1903年10月5日，佛山至三水一段建成通車後，成為廣東與廣州建造鐵路的開端。

廣九鐵路

另一方面，19世紀末，香港已成英國的殖民地，香港政府開始向清政府提出九龍—廣州的鐵路修築計劃。儘管清廷內部存在異議，但迫於英國的壓力，清政府仍於1899年3月28日簽訂了《廣九鐵路草合同》，並議定此路由廣東省的省城廣州至英國殖民地香港九龍，將來與粵漢鐵路連接。

宣統三年（1911年），廣九鐵路全線建成通車，在大沙頭設站。因是廣九鐵路的起點站，故名為廣九車站，又稱大沙頭火車站，採用西方近代建築風格。廣九鐵路開通後，來往兩地的直通列車也開始運營。
抗日戰爭期間，廣九鐵路作為重要的戰略目標，飽受轟炸和損害，修復鐵路成為當務之急。1945年11月，國民政府交通部接受聯合國善後救濟總署在華分署從各國運輸至中國的大批救濟物資用於修復粵漢鐵路，以及廣九鐵路兩線。1946年1月，交通部開始組織實施的粵漢鐵路復路工程，決定先修復廣九鐵路，以便從香港北運聯合國善後救濟總署提供的鋼軌、枕木、橋樑、道岔等材料。同時，被拆除的廣三鐵路全部按原式重新鋪軌通車。

聯絡線建設

民國25年（1936年）4月，粵漢鐵路全線通車後，英國為進一步謀求將廣九與粵漢兩線接軌，遭到廣州市商界人士的堅決反對。至民國26年（1937年），國民政府動工建設廣州黃埔港，並於1937年1月開工建設一條由粵漢鐵路西聯站（今棠溪站），經沙河、石牌、魚珠至黃埔港的「黃埔港支線」；1937年8月，國民政府為獲得英美兩國的援助，方便援華物資送入內地，答應連通廣九、粵漢兩路。1937年8月，黃埔港支線鋪軌至石牌與廣九鐵路接軌，設石牌站，稱為「廣北聯絡線」，全長14公里，自此粵漢鐵路和廣九鐵路接軌。
至1947年，為配合當時中華民國交通部粵漢區鐵路管理局對粵漢鐵路、廣三鐵路、廣九鐵路全面管理，修築了一條由廣北聯絡線雲麓至廣九鐵路永村的聯絡線，兩端設雲麓、永村線路所，稱為「雲永聯絡線」。至此，大沙頭站擴張為廣九及粵漢兩路的旅客列車的始發、終到站，並改名為廣州東站，僅負責客運業務。同時，粵漢鐵路的原終點站黃沙火車站更名為廣州南站，主營貨運及列車編組。
粵漢、廣九兩線雖相連，但管理上自成體系，而廣三鐵路又位於珠江南岸，彼時廣州樞紐尚未形成。

新中國成立後

1949年10月14日，解放軍接管廣州市，廣九直通列車中斷運行。三天後，解放軍先後占領塘下、天堂圍、深圳等地，廣州至石龍區間恢復通車。10月18日，廣州軍管會鐵道處成立。10月23日，廣州軍管會交通接管委員會鐵道處宣布接管廣東省境內鐵路和粵漢鐵路南段辦事處。10月26日，廣九鐵路廣州至深圳段恢復通車，但列車不能直接開往香港。同月，廣九鐵路華段改稱廣深鐵路。

50-60年代：快速發展

1950-1965年，廣州的鐵路運輸得到了高速的發展。在這期間，廣州機務段、廣州車輛段和廣州西南大橋（現珠江大橋）依次建成，樞紐初步形成。1965年時，客運發送量達到了1952年的1.55倍，貨運發送量則達到了4.04倍。
中華人民共和國成立後，北京政府曾與香港政府幾次商議恢復直通車服務，但因政治運動等多種因素，一直無法達成協議。
1956年，鐵道部第四勘測設計院編制了《廣州樞紐總布置圖》，設計廣州樞紐南達港九、北至武漢、西通柳州、東連梅汕。
由於廣州地區鐵路運量逐年增大，廣州鐵路分局也對鐵路及站場進行整體改造。1951年，廣州東站更名為廣州站，確定為廣州地區的鐵路客運專用站，但廣州民眾通常仍然慣稱「東站」。隨著1957年京漢鐵路和粵漢鐵路合併為京廣鐵路，以及珠江大橋建成，廣三鐵路與京廣、廣深兩路接軌，廣州站客流量越來越多，且當時廣州鐵路樞紐內的其他車站皆主營貨運，故廣州站成為了廣州市內最主要的鐵路客運站，客流壓力極其沉重。為配合當時廣東省省委書記陶鑄將廣州建設成為「東方巴黎」的設想，廣州新客站（今廣州站）的建設規劃被提上日程。1958年，選址流花橋的廣州新客站動工；至1962年由於大躍進運動對中國國民經濟造成的損害，中央壓縮建設投資規模，新客站工程暫停。
在此期間，廣州樞紐內的廠礦企業專用線也陸續增加，包括黃埔港、水泥廠、罐頭廠等一系列企業專用線。
為了連通珠江兩岸的鐵路，1955年，廣州南站增設輪渡站，廣三鐵路的機車、空重車輛皆通過輪渡往返。1958年10月19日，珠江大橋動工，並於1960年9月30日，與廣州西-三眼橋聯絡線一道完工，自此廣深、京廣、廣三三線連通，而位於廣州南站的機車車輛碼頭同步撤銷。此時樞紐初步形成。
由於當時經濟困難時期民眾生活困苦，廣東各地都出現了逃港潮，大沙頭站也多次出現騷亂，最嚴重的一次在1962年6月1日，上萬民眾衝擊大沙頭火車站，史稱「東站事件」。

文革期間：起伏發展

1966-1978年間，廣州鐵路運輸在起伏中發展。從60年代中起，廣州鐵路局對運輸設備進行較大規模的擴建和改造，擴建了廣州北編組站，動工建設廣州新客站，同時改善了廣州南、廣州西、石圍塘等站的貨運設施，提高了貨場裝卸能力，還增設了11個會讓站，並延長了站坪、更新了鋼軌和信號設施。1978年，廣州樞紐的旅客發送量是1964年的1.31倍，貨運是1.38倍。
然而，京廣鐵路在衡陽以南、廣東境內的區間由於政治和經濟原因依然保持著單線鐵路，阻礙了運輸「大動脈」的運能。同時，由於文化大革命期間，行車規章制度形同虛設，管理混亂行車事故急劇增加，在1968-1974年間就發生了行車重大、大事故29宗。
1972年，廣州新客站復工；1974年4月12日，在原流花橋站改建的廣州新客站建成使用。廣州站當時是華南地區最大的鐵路客運樞紐站，一度成為廣州市的新景觀地標，廣州各學校紛紛組織學生參觀；除廣州站之外，流花橋一帶同期落成的建築群於1985年被選為「羊城新八景」之一，享有「流花玉宇」的美稱。自此，廣州站成為京廣、廣三、廣深三條鐵路的交匯點。廣深鐵路起點由原廣州站（大沙頭站）改成廣州新客站，廣深鐵路全長調整為147.261公里，位於大沙頭的原廣州站恢復廣州東站舊稱，其所有客運業務逐步移至廣州新客站，最後在1985年初被清拆，而原先位於市區的區間則成為了今天的內環路（大致為廣園立交-梅東路-中山路-東華路路段）。

八十年代：振興發展

隨著中華人民共和國在七十年代末開始實行改革開放，廣州鐵路得到了又一輪高速的發展。廣州鐵路樞紐進行了更大規模的更新改造，包括新建新廣州北編組站，採用先進的編組技術，以及新建廣州客技站、大朗和小塘貨場，以提高客車整備和貨運能力。同時，廣深鐵路和京廣鐵路也開始實施雙線建設。至1990年，廣州鐵路通車裡程1024.11公里，其中複線鐵路911.61公里，占89%，電氣化鐵路189.7公里，占18.5%，均高於全國鐵路的百分比。「七五」期間，廣州鐵路樞紐採用了現代化的鐵路設備，各種現代科技也被運用起來，87.1%的車站採用了電氣集中信號連鎖，部分站段開始使用電子計算機，實現了系統化和網絡化。
京廣鐵路在廣東境內的區間開始了雙線工程。經過三年的「決戰」，京廣鐵路上全長14.3公里的大瑤山隧道鑿通，同時新建的還有特大、大中型橋樑139座。新建的設施使京廣雙線於1988年12月16日投入使用，運輸能力提高了一倍有餘。隨後，京廣鐵路達到了國家I級幹線標準，郴州-韶關區間實現了電氣化，坪石至廣州區間也安裝了移頻自動閉塞。
在此期間，廣州鐵路樞紐開始廣泛應用各種先進的電子和無線設備。廣州鐵路局在「七五」期間完成了科研、技術改革和推廣項目共311項。其中，如機車報警、自動停車裝置、無線調度、車長電台等技術被運用在主幹線的全部區間，衡陽-廣州雙線採用了「480路數字微波通信通道」，在全國範圍內率先使用新式鐵路信息傳輸方式。廣州南站在全國率先採用了VAX技術進行運營管理，僅零擔貨物就增加了9萬噸/年，節約貨車3000輛。廣州站也採用了各種先進的設備進行管理。
大規模的鐵路建設、更新緩解了廣州樞紐的緊張情況，也促進了運輸生產，聯運、外貿、貨櫃業務也進一步擴大。八十年代後，廣州、沿海港口和京廣鐵路上的大中城市構建起了水陸聯運的網絡。
經濟、管理、技術上的發展與改革，使廣州樞紐的運輸效率和安全顯著提高。在「七五」期間，廣州樞紐的生產16項指標和經濟10項指標創下自1949年以來的最好成績，也創下了無重大、大事故3551天的安全記錄。

恢復直通車

1979年1月初，北京方面開始派人與香港政府接觸，商討恢復直通車，九廣鐵路局也主動向廣州鐵路局提出此問題。1月25日，鐵道部向國務院申報了《關於開行廣州—九龍直通旅客列車問題的請示》，很快國務院批准了「積極進行直通客車的籌備工作，力爭儘快開行」，並獲鄧小平直接批示。首列港穗直通車的開行儀式於4月4日在廣州火車站舉行，廣東省和廣州市主要官員、香港總督麥理浩和夫人，以及香港各界人士應邀出席。省港直通車開通後，旅客可以在廣州辦理出境手續後，直接乘坐火車從廣州到達九龍站（紅磡站），然後辦理入境手續，免去了攜帶行李徒步走羅湖橋的過程。4月15日，廣州舉辦第45屆廣交會，大多數採購商的第一交通選擇便是乘坐廣九直通車。1984年，在改革開放浪潮下，為了迎合港澳台旅客較為「西方」的觀念，擔當廣九直通車乘務的廣九客運段要求乘務員化淡妝，穿西服，打領帶，穿皮鞋，開創了全國鐵路服務的先河。

體制改革和廣深雙線建設

隨著深圳成立了經濟特區，珠三角地區經濟迅速發展，進口貨物和旅客大量增加，原有廣深鐵路單線難以滿足運輸需要。為此，廣州鐵路局於1981年6月10日，向鐵道部報送《廣深鐵路改造設計任務書》，請求增建廣深鐵路複線。1983年6月25日，國務院批覆了有關計劃。惟當時國家鐵路建設資金緊張，故廣州鐵路局與國務院協商後，決定選擇自籌資金、以路養路、以路建路的改革方式。從1983年起，廣州鐵路進行了管理體制的改革。在12月15日，被譽為中國鐵路改革「第一號種子」的廣深鐵路公司在深圳成立，1984年1月1日正式開始營運，直接隸屬於廣州鐵路局；公司從高度集中的國家鐵路管理體制中脫離出來，實行「自主經營，自負盈虧，自我改造，自我發展」的經濟承包責任制，其實行的新型管理模式被稱為「廣深模式」。廣州鐵路局實行經濟承包責任制後，極大地促進了擴能提效、經濟發展和企業機制的完善。
實施新的經營模式後，複線改造項目在不到三年的時間，於1987年1月26日通車，共投資7億元人民幣，成為當時廣東省第一條複線鐵路。工程完成後，列車最高運行速度為110公里/小時，運輸能力提高七成，並以2000萬原的基數，每年上繳利潤遞增2.32%。

新建東站

在建設廣深鐵路複線的同時，廣州東新客站的建設規劃隨之提上日程。廣州市承辦了1987年第六屆全國運動會（六運會），並建設天河體育中心作為六運會會場。作為六運會的配套設施，廣深鐵路天河站被計劃為廣州第二大鐵路客運站，專辦廣深、廣九客車始發終到。改造後的天河站於1987年在六運會開幕之前投入使用。為提高車站的知名度，天河站於1988年4月1日更名為廣州東站。
為增強廣深線的運送能力，廣州市政府、鐵道部、廣深鐵路公司等方面於1992年決定擴建廣州東站。擴建工程於1993年6月開始動工，而工程期間車站還保持正常的客運功能。1996年1月，廣州東站國內候車大廳完工，同年3月部分投入使用。1996年9月，廣州東新客站全面落成，建設規模僅次於當時全國最大的北京西站，共有16條股道，旅客站台5個，日運送客流量提高到四萬至五萬人次以上。同年，經鐵道部（《鐵計函【1991】297號》文）批准，廣九直通車從1996年9月28日起改為自廣州東站到發，並於站內設廣州天河鐵路客運口岸。2002年，廣州市評選「新世紀羊城八景」，廣州東站由於背靠中信廣場，以及站前的大面積綠化廣場、大型水幕瀑布構成「天河飄絹」景觀，配以花壇、雕塑、水景，體現了廣州現代化國際城市的都市風采，因此「東站廣場水景瀑布」被列入新世紀羊城八景，並成為廣州近年來興起的旅遊景點。

廣深鐵路進一步擴能

廣深准高速鐵路原設計為電氣化鐵路，但由於1990年代初進行准高速改造時資金不足，故推遲了電氣化的實施，在過渡階段使用內燃機車牽引。1996年，為配合京九鐵路的興建，廣深鐵路新建了平湖至深圳區間20公里的第三線，形成了兩條時速160公里（一、二線）、一條時速120公里（三線）的三線鐵路。1997年2月，總投資8億元人民幣的廣深線高速電氣化工程全面開工。本工程與香港九廣東鐵採用一致電化標準（25000V交流電，50Hz；此等標準最初來自台鐵縱貫鐵路電化工程），以便列車在廣州至香港間暢通直達。1998年5月28日，廣深線高速電氣化工程竣工，同年8月28日正式投入運營。1999年6月8日，廣深鐵路三線（普速線）電氣化工程動工，並於2000年9月16日竣工，廣深鐵路成為中國第一條三線並行、全線封閉、全線電氣化的鐵路幹線，使營運速度達200km/h的「新時速」動車組能順利運行，廣深之間最快僅需90分鐘。
至2000年代初，由於客貨運量的快速增長，儘管廣深鐵路已經建成了三條電氣化正線，但運輸能力仍然日漸緊張，部分區段的通過能力以及達到或超過飽和。廣深鐵路股份有限公司於2001年開始考慮新建一條與第三線平行的四線，以實施高速與普速列車分線運行的目標。2004年12月31日，廣深鐵路第四線局部開工建設。2005年8月26日，鐵道部和廣東省政府在石龍鎮宣布廣深四線建設全面開工。除了新建第四線外，工程同時對第三線進行了提速改造，設計速度由原來的120公里/小時提高到140公里/小時。2007年4月18日，新建廣深四線工程完工，在中國鐵路第六次大提速當日投入運營，自此廣深鐵路成為中國第一條全程封閉、四線並行的鐵路，實現高速旅客列車與普速客車、貨物列車的分線運行，大大提升了綜合運輸能力，而廣深城際列車的運行密度也因此得以大幅提高。

高鐵建設

1980年代末，中國開始將眼光投向高速鐵路，但當時中國高速鐵路開發工作已經滯後世界水平幾十年，技術差距較大，因此鐵道部決定從國情實際出發，以時速160公里的准高速鐵路作為突破口，為未來發展高速鐵路進行探索和試驗。當時的廣深鐵路具有其它鐵路線所沒有的優越條件，包括不斷增長的運輸需求、地形條件較好、長度適中等，使其成為首要的試驗目標。改造工程於1991年12月28日在石龍特大橋正式動工，1994年12月8日完成，試驗中最高時速達到174公里。廣深准高速鐵路從1994年12月22日正式開通，成為中國第一條准高速鐵路。在電氣化後，廣深鐵路率先使用由瑞典租賃、最高營運速度達200km/h、被命名為「新時速」的X2000擺式高速動車組運行廣深城際列車，運行時間縮短至最短90分鐘。由於廣深鐵路全線採用了眾多達到九十年代國際先進水準的技術和設備，因此當時廣深鐵路被視為中國高速鐵路的試驗基地和展示中國鐵路發展的「窗口」。
2004年，國務院常務會議通過《中長期鐵路網建設規劃》確定2005年開工建設武廣客運專線。同年12月30日，為配合武廣客運專線的整體進度，新廣州站率先動工。
2005年12月18日，廣深港高速鐵路廣深段，以及廣珠城軌廣州南站至珠海站、小欖至新會兩段線路正式動工興建。

在2007年初，鐵道部為了提早試驗即將在中國鐵路第六次大提速中大規模上線運行的時速200公里及以上高速動車組，並增加春運旅客運輸能力，安排了15組CRH系列電力動車組在春運期間分別在滬杭鐵路、廣深鐵路投入試營運，其中6組CRH1A型電力動車組配屬給廣州鐵路集團使用。
2009年9月29日，廣佛肇城際軌道交通佛山段開始建設。同年12月9日，武廣高鐵成功試運行，時速最高達到了394公里/小時，創下兩車重聯情況下的世界高速鐵路最高運營速度。 12月26日，武漢站至廣州北站段正式開通運行，次年1月30日廣州南站啟用，總站改為廣州南站。專線建成後，武漢到廣州的時間由原來的10至11小時縮短到4小時，長沙到廣州的時間由8小時縮短到3小時。
2011年1月7日，廣珠城際珠海北以北線路通車。該項目成為珠三角西岸中山、珠海等地區的首條鐵路，令珠江口以西珠三角城市（珠中江三地）納入廣州一小時的生活圈內。12月26日，廣深港高鐵廣州南－深圳北段通車。
2016年3月30日，廣佛肇城際通車運營。
2017年5月，中國鐵路總公司、廣東省人民政府聯合批覆了《廣州鐵路樞紐規劃(2016-2030年)》，將廣州樞紐定位為全國重要的、華南地區最大的鐵路樞紐。正在公示的《廣州市城市總體規劃(2017-2035)》草案中，未來廣州將有十大火車站，包括既有的廣州站、廣州東站、廣州南站、慶盛站，和即將改造的白雲站(原棠溪站)、廣州北站、新塘站，以及規劃中的白雲機場站、增城站、南沙站(萬頃沙)。

客運

民國36年是客貨運量高峰期，全年三條線旅客發送量1160.3萬人，貨物發送量136.1萬噸。民國37年，粵漢鐵路韶關—廣州區段有客貨列車7對，廣九鐵路開行客貨列車4對；貨物輸送量月均分別為3.6萬噸和2.5萬噸。
1950—1952年，全省旅客發送量2317.4萬人，年平均772.5萬人，貨物發送量477.2萬噸，年平均159.1萬噸。1953—1957年，全省鐵路客貨運量分別翻一番以上。1958年開始的「二五」和調整時期，客貨年均運發送量分別達到1564.25萬人、1700.09萬噸。「文化大革命」期間，廣東鐵路受到很大衝擊，客貨運輸時有中斷，客貨發送量有所增長。
改革開放以後，廣東經濟逐步發展，人員往來頻繁，客流量逐年增加，貨物運輸量在全省交通運輸業所占比重排第二位。1978—1987年，全省客貨發送量年均遞增率分別為5.3%和2.7%。其中鐵路運輸貨物到達、發送量處於上升階段；鐵路旅客運量基本上呈逐年增長態勢，客流多集中在珠三角的廣州、深圳、東莞、惠州等較大客運站。1987年，全省客運發送量3900萬人，其中廣州站旅客發送量占36%。1990年，廣州樞紐發送3836.9萬人，貨物發送量2753噸，分別比十年前增長54.5%和89.8%。2000年，全省鐵路完成旅客發送6029.2萬人。
進入90年代，春節旅客流量劇增，乘車時間集中，給鐵路春運帶來很大壓力。1981年廣東鐵路春運日均發送旅客7.6萬人，2000年春運日均21.6萬人。1993年春節前25天，廣州站日均發送旅客3.5萬人；2000年春節前日均發送旅客6.7萬人。

貨運

1959年，廣州南站、廣州西站、黃埔站三個主要的貨運站年吞吐能力達到617.39萬噸，比1952年增長2.58倍。
1987年貨物發送量3880萬噸，換算周轉量206.11億噸公里。1990年，鐵路完成貨物發送、到達量6365.4萬噸。2000年，全省完成貨物發送、到達量9182.8萬噸，其中貨物發送3362.1萬噸，貨物到達5820.7萬噸。

管理機構

在修建粵漢鐵路和省佛支線時，華美合興公司分別在1898和1900年，與清政府簽訂了《粵漢鐵路借款合同》和《借款續約》，1901年，中國第一個鐵路管理機構——華美合興公司粵漢鐵路總管理處成立，其中美方3人，中方2人。總管理處管轄著沿線17個車站、黃沙碼頭、石圍塘機械工廠和石圍塘機車房。1905年，清政府贖回了粵漢、廣三兩條鐵路的路權，隸屬華美合興公司的總管理處撤銷，廣三鐵路由廣東總督府代管。次年四月二十六日，商辦廣東粵漢鐵路有限總公司成立，這是第一個中國人經管的鐵路管理機構。在1909-1913年間，詹天佑曾任總辦兼總工程師。總公司除接管原先的鐵路、車站和設施外，還修建並管理著粵漢鐵路廣州-韶關段鐵路及其沿線25個車站和黃沙、英德、韶州機車房。
1908年四月，廣九鐵路華段管理機構——廣九鐵路辦事公所成立，管轄廣九鐵路華段及其廣州至深圳間18個車站、 13個乘降所，以及大沙頭機車廠、機車房、東山車輛修理廠和深圳機車房。首任總辦為魏瀚，而總工程司、總管帳皆為英人。
1913年，北洋政府交通部將廣三鐵路收歸國有，在石圍塘設廣三鐵路局。商辦（非政府持有）廣東粵漢鐵路有限總公司因保有七分之三股權，也參與了管理。此後16年，廣州地區同時存在3個鐵路管理機構，分別管轄3條鐵路。廣韶段鐵路仍由商辦廣東粵漢鐵路有限總公司管理，廣九鐵路華段由廣九鐵路辦事公所管理。1922年，廣九鐵路辦事公所改組為英人控制的廣九鐵路局，下設車務、工務、總務、警務等11處及運輸總段。
自1912年以來，廣九鐵路華段一直由廣九鐵路管理局進行管理。1923年4月18日，陳興漢代表廣州國民政府接管粵漢鐵路，粵漢鐵路總公司轉為官督商辦。至民國17年（1928年）12月3日，新任中華民國鐵道部部長孫科向國民政府提出報告，要求管理統一，各路車輛互調受鐵道部直接掌管，不准任何方干涉。1929年1月24日，國民政府行政院同意該報告，准予實行。同月，鐵道部將廣東省政府管轄的廣九、廣三、粵漢三路局劃歸鐵道部直接管轄。11月，國民政府鐵道部將粵漢鐵路收歸國有，改名廣東粵漢鐵路管理局，同時將廣三鐵路局併入廣東粵漢鐵路管理局。1930年3月7日，廣東粵漢鐵路管理局改名粵漢鐵路廣韶段管理局，管轄廣韶、廣三鐵路及其所屬站段。
1936年8月1日，國民政府鐵道部將粵漢鐵路廣韶段管理局等3個機構合併為粵漢鐵路管理局，局址設在武昌。在廣州設粵漢鐵路管理局第三運輸段（又名廣州段），除管轄原廣韶段管轄範圍外，另增加坪石至韶關段及其6個車站。戰爭結束後，廣九鐵路局撤銷，廣九鐵路華段劃歸粵漢區鐵路管理局管理，該局在廣州設南段辦事處。