A eso del año 1855 Rusia deseaba disponer de una ciudad portuaria sobre el Océano Pacífico con el fin de controlar esta zona del mar. También Rusia quería mejorar considerablemente las comunicaciones por vía marítima por la zona.
Dicho deseo se vio realizado con la fundación de la ciudad de Vladivostok en 1860. Veinte años después, hacia 1880, Vladivostok ya se había convertido en la ciudad portuaria más importante de la zona y resultaba necesario comunicar la Rusia Oriental con las provincias rusas más europeas. Por ello la construcción del ferrocarril comenzó diez años después, en 1891 por iniciativa del Conde Sergei Yulyevich Witte (1849–1915), quien por ese entonces ocupaba el Ministerio de Finanzas. Witte solía decir orgullosamente: «He dedicado mi cuerpo y mi alma a esta empresa». Los críticos dijeron que Witte había hecho “un trabajo de primera clase construyendo un tren de tercera”.
De la misma manera que otras grandes obras ferroviarias de la época tales como la Primera Ferrovía Transcontinental en Norteamérica, la construcción del Transiberiano se inició en ambos extremos, avanzando la una hacia la otra mientras que las extensiones de la vía férrea se hicieron hacia el centro. En el caso del extremo que comenzaba en Vladivostok, las vías se tendieron en dirección norte, siguiendo las márgenes del río Ussuri hasta Khabarovsk. Se conformó de esta forma la ferrovía Ussuri. En 1890 fue construido un puente sobre el río Ural para permitir que la ferrovía del Transiberiano se adentrara en Asia. El puente sobre el río Ob se finalizó en 1898.
Gracias a esta construcción, la pequeña ciudad de Novonikolaevsk, fundada en 1883, se transformó radicalmente creciendo a un ritmo increíble y se convirtió en un importante centro urbano de Siberia, conocido luego bajo el nombre de Novosibirsk. En 1898 el primer tren llegó a Irkutsk y a las orillas del lago Baikal, que es el más profundo del mundo y contiene la quinta parte del agua dulce del planeta. La ferrovía se extendió hacia el este cruzando los ríos Shilka y Amur, y pronto llegó a la población de Khabarovsk. El tramo Vladivostok – Khabarovsk se había construido un tiempo antes, en 1897.
La mano de obra empleada para la construcción del Transiberiano fue constituida por detenidos de la Isla Sajalín y otros lugares, e igualmente por soldados rusos. El mayor obstáculo al que tuvo que hacer frente el tramo del Transiberiano fue el lago Baikal, situado a unos 65 kilómetros al este de Irkutsk. Con sus 640 km de longitud y sus 1600 metros de profundidad, inicialmente se atravesaba en barco el lago. Una barca rompehielos fue adquirido a Inglaterra para el traslado de la locomotora y vagones, mientras que los pasajeros junto con sus equipajes eran trasladados en trineo de un extremo del lago hacia el otro. Esta metodología se siguió aplicando hasta la finalización de la traza de vía sobre el extremo sur del lago.
La electrificación de la línea empezó en 1929 y fue completada totalmente hace poco, en 2002, permitiendo de esta forma duplicar la capacidad de carga de los trenes hasta alcanzar las 6000 toneladas.
Hoy en día el Transiberiano sigue siendo la vía de comunicación más importante de Rusia, al punto que aproximadamente 30% de las exportaciones de este país son transportadas por ella. Mención aparte merece también la espectacularidad del camino que hace que sean muchos los turistas que se aventuran a realizar el recorrido. Además, todavía es muy utilizado por los rusos en sus viajes domésticos.