碓氷峠
キハ57系 キハ80系
このような経緯を経て、延長11.2 kmの間に18の橋梁と26のトンネルが建設され、着工から1年9か月後の1892年(明治25年)12月22日に工事が完了し、翌1893年(明治26年)4月1日に官営鉄道中山道線として横川駅 - 軽井沢駅間が開通した。当初は全区間が単線・非電化であり、中間に開設された熊ノ平給水給炭所で列車交換を行っていた。碓氷峠を越えることから「碓氷線」、また横川駅 - 軽井沢駅間を結ぶことから「横軽(よこかる)」とも呼ばれる。
1900年(明治33年)10月15日に大和田建樹によって作成された「鉄道唱歌」の第4集(北陸編)では、碓氷峠の区間は以下のように歌われている。
これより音にききいたる 碓氷峠のアブト式 歯車つけておりのぼる 仕掛は外にたぐいなし
くぐるトンネル二十六 ともし火うすく昼くらし いずれは天地うちはれて 顔ふく風の心地よさ
さらに『鉄道唱歌』と同じ年に作成された、現在の長野県歌である『信濃の国』も、6番において以下のように碓氷峠を歌っている。
なお、「アブ(BU)ト」という表現は当時見られたものだが、語源はドイツ語なので現在の「アプト」の方が原語に近い。
1901年(明治34年)7月には丸山信号所・矢ヶ崎信号所が開業し、横川駅 - 丸山信号所間と矢ヶ崎信号所 - 軽井沢駅間が複線化された。1906年(明治39年)10月1日には熊ノ平給水給炭所が熊ノ平駅に変更。1909年(明治42年)10月12日には国有鉄道線路名称制定に伴い、中山道線を含む高崎駅 - 新潟駅間が信越線(しんえつせん)と命名された。
中世には碓氷峠付近の主要道は現在の大字峠(地図中の旧碓氷峠)を通るようになった。この峠には熊野皇大神社(碓氷峠熊野神社)があり、同神社正応5年4月8日(1292年5月3日)紀の鐘銘から、この頃までには大字峠の道が開設されていたといわれる。入山峠を通る古道よりも坂本付近などが峻険で通りにくかったが、そのため防備に優れていたとされる。
応永30年(1423年)の国人一揆や永享12年(1440年)の結城合戦では、碓氷峠は信州からの侵攻を防ぐ要衝となっていた。永禄4年(1561年)に長尾景虎が小田原城の後北条氏を攻めた際に武田信玄が笛吹峠に出陣し、信玄は碓氷峠からの進出をその後数回にわたって行ない、永禄9年(1566年)には箕輪城の攻略に成功して上野国へ進出した。天正18年(1590年)の小田原征伐の際、豊臣秀吉は前田利家らの北国勢を碓氷峠から進軍させている。