I 1877 ble Størenbanen en del av Rørosbanen, som var Norges første stambane. Den startet på Hamar, gjennom Østerdalen og Røros. Rørosbanen ble i syd i 1880 forbundet med Hedmarksbanen, og dermed var det fra 1880 mulig å reise med tog på hele strekningen mellom Oslo og Trondheim, dog med omstigning på Hamar på grunn av sporbrudd. Rørosbanens forvaltning ble delt i to, slik at strekningen nord for Tynset og helt til Trondheim ble administrert fra Trondheim. Sammen med Meråkerbanen som hadde forbindelse til det svenske jernbanenettet, ble Trondheim derfor fra ca. 1880 raskt en viktig by for jernbanene i Norge. Den nye administrasjonsordningen fra 1883 gjorde Trondheim til sete for det såkalte «4. distrikt» (fra 1913 «Trondhjem») som etterhvert kom til å omfatte hele jernbanenettet mellom Dombås og Tynset i syd og Storlien og Bodø i nord. Størenbanen var starten på denne utviklingen.