1 Серпня 1870 відкрився рух на лінії Кременчук - Полтава, 15 липня 1871 Полтава - Харків.

У 1872 році після введення в експлуатацію моста через р.. Дніпро і закінчення будівництва сполучної гілки Крюков - Кременчук, сполучення зв'язало Харків з Одесою і Миколаєвом. У 1876 році приступили до будівництва Сумської лінії, а в 1878 проклали шлях на напрямку Мерефа - Люботин-Суми - Ворожба. У 1896 р. було відкрито рух на ділянках Бєлгород - Вовчанськ, а потім Вовчанськ - Куп'янськ. У 1901 році побудовані ділянки Куп'янськ - Сватово і Полтава - Гребінка, у 1911 - ділянка Готня - Основа - Букіно.

У 30-і роки на дорозі здійснювалося технічне переозброєння, на великий частині було посилено залізничний шлях, реконструйовано Харківський, Основ'янський та ін вузли, підвищилася їхня пропускна спроможність. Двіженци почали змагатися за успішне застосування передових методів праці диспетчерів С. В. Кутафіна і Н. Т. Закорко. На Південній залізниці Кутафин першим у країні було нагороджено знаком "Почесному залізничнику" (1934 рік). Почин машиніста П. Ф. Кривоноса, який провів перший швидкісний великоваговий склад, був поширений на всій залізниці мережі. Продовжувалася реконструкція станцій, депо та інших важливих об'єктів. На ст. Основа була побудована механізована сортувальна гірка, введена електрична централізація стрілок і сигналів, що дозволило підвищити темпи сортувальної роботи [26].

У роки війни залізничники Південної забезпечували своєчасний підвіз озброєння, боєприпасів, пального і продовольства. Створені на дорозі бронепоїзди комплектувалися бригадами залізничників. У грудні 1941 року була створена оперативна група на чолі з начальником дороги Кутафін, в завдання якої входило відновлення зруйнованого господарства, організація руху поїздів на звільнених ділянках. На дорозі були застосовані нові форми експлуатації рухомого складу, в т.ч. організація паровозних колон особливого резерву НКПС, які здійснювали масові перевезення для фронту.

У повоєнні роки на дорозі здійснені відновлення зруйнованого господарства, реконструкція і будівництво нових станцій, вокзалів, прокладка залізничних шляхів, впровадження нових технічних засобів зв'язку та сигналізації.

Положення дороги на перехресті багатьох напрямків визначає її значення як важливого транзитного ланки, виконує великий обсяг пасажирських і вантажних перевезень.

До 1990 року дорога брала близько 60% усього вантажного потоку, що йде з Донецької залізниці, і стільки ж подавала порожняка. Великий обсяг перевезень припадав на с/г продукцію, в т.ч. хлібні маршрути і сотні тисяч вагонів буряка. Місцева робота дороги сягала 35% всіх вантажних перевезень.

Одним з найважливіших ланок у роботі магістралі була організація залізничних перевезень, пов'язаних з обслуговуванням великих промислових підприємств України.

Дорога обслуговувала більше 1 тис. під'їзних колій підприємств промисловості, будівельних організацій, на яких виконувалося понад 87% навантаження і майже 65% вивантаження різноманітних вантажів нафти, руди, цементу та ін

На дорозі загальна протяжність шляхів, обладнаних автоблокуванням і системою диспетчерської централізації, становить 75% від загальної протяжності, електричної централізації стрілок і сигналів становить 92%.

Підвищенню ефективності роботи залізничного транспорту сприяє розвиток інформаційного зв'язку, яку на дорозі здійснює обчислювальний центр (створений в 1972 році), велике підприємство, оснащене сучасною обчислювальною технікою. Його роль в організації управління перевізним процесом важко переоцінити. Сюди, як у мозковий центр, надходить вся інформація з лінійного рівня, тут вона обробляється, звідси ж беруть необхідні для роботи дані керівництво дороги і підприємства дороги[31].

Сьогодення Південної залізниці

Географічне положення і конфігурація напрямків та дільниць Південної залізниці визначають її велике транзитне значення. Вона зв’язує Донбас зі столицею України і західними областями, знаходиться на головному пасажирському ходу Північ — Крим — Кавказ. Залізниця здійснює транспортне обслуговування підприємств та населення семи областей України: Харківської, Полтавської, Сумської, Кіровоградської, Чернігівської, Луганської, Донецької; стикується з Південно-Західною, Донецькою, Придніпровською, Одеською та Південно-Східною (РФ) залізницями.

Міцно утримуючи позиції провідного перевізника вантажів і пасажирів у регіоні, Південна залізниця є «піонером» у впровадженні найновіших та найпрогресивніших технологій, у тому числі енергозберігаючих та екологічно чистих. Наприклад, на станції Залютине для опалення виробничо-побутових приміщень у 2006 р. вперше в Україні було змонтовано теплонасосну установку, яка використовує тепло землі (сьогодні переймати досвід сюди приїжджає безліч делегацій), у дорожньому санаторії імені М.Гоголя в Миргороді експлуатується геліостанція, а в м. Люботин працює найсучасніший у регіоні стаціонарний сміттєпереробний комплекс.

Та найбільш масштабний проект, реалізація якого має величезне значення у всіх аспектах — екологічному, економічному, геополітичному, —це електрифікація основних вантажонапружених напрямків. У 2007 р. на Південній залізниці були досягнуті найбільші за останні 20 років темпи та обсяги електрифікації, завдяки чому був переведений на електротягу весь напрямок Харків — Київ. Тим самим було створено техніко-економічні передумови для продовження міжнародного транспортного коридору №3, тобто Україна одержала вагомі конкурентні переваги на ринку транспортних послуг з перевезення транзитних вантажів у напрямку Схід — Захід та Захід — Схід. Переведення руху поїздів з тепло- на електротягу дозволило у 2008 році знизити витрати на закупівлю енергоносіїв на суму близько 40 млн. грн.

28 жовтня 2008 року було введено в експлуатацію електрифіковану дільницю від ст. Кременчук до ст. Користівка і, таким чином, зроблено перший, дуже важливий крок у комплексній модернізації напрямку Полтава — Кременчук — Бурти — Користівка, завершення якої дозволить вантажопотокам уже електрифікованого «широтного ходу» одержати вихід до Чорноморських портів, а також розмежувати вантажний і пасажирський рух. Реалізація цієї програми — один з головних чинників затвердженої Постановою Кабміну в лютому 2008 року Державної цільової програми підготовки і проведення в Україні фінальної частини чемпіонату Європи з футболу.

Задовго до рішення УЄФА про проведення чемпіонату Євро-2012 в Україні на Південній залізниці почалось впровадження європейських стандартів, перш за все, у сфері пасажирських перевезень. Зокрема, ще у 2000 році була розпочата робота з реконструкції вокзалів, на яких для максимального комфорту пасажирів передбачене надання широкого асортименту послуг. Великий резонанс у Харківській області викликало відкриття після реконструкції (з використанням новітніх будівельних технологій) вокзалу в Чугуєві 9 серпня 2008 року. Його «родзинка» —галерея репродукцій картин І. Рєпіна, який народився та довгий час жив у Чугуєві. Оновлений вокзал високо оцінили і мешканці Чугуєва, і спеціалісти-будівельники, і мистецтвознавці, і регіональна влада. Губернатор Харківської області А.Б. Аваков, зокрема, зазначив, що такого рівня вокзалу він не бачив навіть у Європі [18].

Українські пасажири та гості Євро-2012 оцінять також комфорт нового рухомого складу. Тільки в 2008 р. залізниця придбала 35 нових пасажирських вагонів, у тому числі ще один спеціалізований вагон для перевезення людей з обмеженими фізичними можливостями, та 6 рейкових автобусів.

Для підвищення якості обслуговування пасажирів на Південній, вперше на «Укрзалізниці», введено в експлуатацію автоматизовану систему резервування вільних місць через Інтернет. Систему впроваджено в касах вокзалів Харків-Пасажирський, Лосеве-2, Харків-Левада, Кременчук, Полтава-Південна, Полтава-Київська, Прилуки, Куп’янськ-Вузловий, Лозова, Суми, Чугуїв, Основа.

На базі 22 сенсорних кіосків розробки інформаційно-обчислювального центру залізниці діє система інформаційного обслуговування пасажирів на вокзалах: Харків-Пасажирський, Основа, Левада, Лосево, Лосево-2, Чугуїв, Суми, Гребінка, Кременчук, Куп’янськ, Лозова, Люботин, Миргород, Полтава-Київська, Полтава-Південна, Ромодан, а також у касах попереднього продажу квитків в Харкові (вул. Славянська) та Північному терміналі вокзалу Харків-Пасажирський. Система дає змогу отримати інформацію про наявність вільних місць у поїздах дальнього сполучення на найближчі 45 діб.

Впроваджено в експлуатацію Автоматизовану систему управління пасажирськими перевезеннями (АСК ПП УЗ), до якої підключено 347 робочих місць, з них 320 касових терміналів і 27 технологічних АРМ.

На Південній залізниці, першій на мережі, введено в постійну експлуатацію автоматизовану систему керування вантажними перевезеннями АСК ВП УЗ. З метою поліпшення якості обслуговування клієнтів Південна — також першою серед залізниць України — завершила автоматизацію робочих місць товарних касирів.

Структурними підрозділами залізниці з використанням сучасної техніки та технологій успішно виконуються програми з оновлення інфраструктури — придбання та оздоровлення рухомого складу, модернізації колії та облаштувань, електрифікації тощо. Поряд з цим велика увага приділяється соціальній сфері, об’єкти якої (наприклад, Палац ігрових видів спорту «Локомотив» ім. Героя України Г.Кірпи) сьогодні вважаються кращими в своїх регіонах та Україні. Зокрема, в 2008 році були капітально реконструйовані хірургічний стаціонар дорожньої клінічної лікарні в Харкові та ще один дитячий корпус в санаторії-ДОЦ «Мрія» м. Євпаторія, побудовані нові сучасні басейни в дитячих оздоровчих центрах «Лісова казка» (Куп’янська дирекція) та «Молода гвардія» (Полтавська дирекція), на дитячій залізниці введено в експлуатацію новітню систему мікропроцесорної централізації, яка тільки-но, вперше в Україні, почала впроваджуватися на самій Південній залізниці. Не випадково Мала Південна шостий рік поспіль стала переможцем Всеукраїнського конкурсу дитячих залізниць.

З 2000 року проводиться поетапна реконструкція та переоснащення двох санаторіїв Південної залізниці — ім. Гоголя м. Миргород та «Мрія» м. Євпаторія, завдяки чому вони вийшли в лідери вітчизняної курортології. Велика увага приділяється фізкультурі та спорту, розвитку творчих талантів працівників Південної.

Освоюючи непрості шляхи сучасних економічних відносин, колектив Південної залізниці робить усе можливе, щоб гідно зустріти 140-річчя магістралі. Залізниця завжди була та залишається надійною ланкою транспортної системи України, регіональної та вітчизняної економіки[29].