清政府在甲午中日战争失败后，认为当时调兵运饷迟缓，是因交通不便所致，便于1896年10月（光绪二十二年九月）决定修筑芦汉铁路。又鉴于粤汉一线是南北相通的要道，须与芦汉铁路相连，于是又决定由南北铁路总公司统筹修筑粤汉铁路。粤汉铁路湘鄂线的修筑，从一个侧面反映出处于半殖民地、半封建社会的中国民族资产阶级，极力要求发展民族铁路交通事业的愿望。
       一、议定粤汉铁路线路
       在议定粤汉铁路经过地段过程中，原议线路由粤至鄂取道江西。当时的湖南巡抚陈宝箴坚持必须经过湖南。湖南绅士熊希龄、蒋德钧与督办铁路公司大臣盛宣怀等交涉，并说如“取道郴、永、衡、长，由武昌以达汉口，则路较直接；湘中风气刚健，他日练兵，可供征调；矿产尤丰厚，地利可蔚兴”。这样一来，盛宣怀等才改变原议线路计划，不经江西而取道湖南。
       二、修筑粤汉铁路的周折
       粤汉铁路自拟议修筑计划起，直至修筑，列强各国均想从中渔利，先谋入股，继而争向向中国贷款修路款。中国民族资产阶段为不使利权外溢，曾为其修筑几经周折。
       招股借款，美攫取承造权。1898年1月（光绪二十四年正月），直督王文韶、鄂督张之洞和督办铁路大臣盛宣怀会奏：粤汉铁路由湘、鄂、粤三省官绅自行承修，仍归总公司持其纲要。同年1月26日上谕：“粤汉一路尚未定有切实规模，自应预争先著；若由湘鄂粤三省商办，仍归总公司总其纲领，实于大局有裨，唯是造路、资本、借款办法、通行章程，必与芦汉一气贯注，始可收通力合作之效……”于是，采用招股借款修路的办法已确定。当时在中国的美、俄、法、比等国商人均争先恐后，欲先谋入股、借款，包揽路工，从中渔利。经过中国官绅权衡，决定向打着开发中国利益名义的美国合兴公司商谈。同年4月10日由出使美国大臣伍廷芳代表清政府，在华盛顿与美合兴公司代理人巴时草签合同，由美合兴公司筹400万英镑建造粤汉铁路。1900年7月13日（光绪二十六年六月十七日）伍廷芳与合兴公司在华盛顿签订改借4000万美元的《借款续约》。合兴公司即着手修粤境三水支部（广州石围经佛山至三水）。到此，美国合兴公司攫取了中国南部最重要的一条铁路承造权。
       赎回路权，注销合同。粤汉铁路系中国华南重要的交通干线，帝国主义各国为扩大在华经济侵略势力，一直在觊觎粤汉铁路的承造权。1902年（光绪二十八年）美合兴公司背信弃义已私售底股2/3给比利时和法国。1904年（光绪三十年）中国方面得知此情，湖广总督张之洞力主同美废约。于是，留日的湘籍学生杨度组织湘、鄂、粤三省铁路联合会，力争收回自办；湘、鄂、粤三省绅士亦各派代表赴沪力争废约。1904年冬，清政府派张之洞接办粤汉铁路废约交涉事宜，并命驻美公使梁诚协助，经梁诚与美合兴公司反复磋议，美方才同意允许中国“赎路”，赎价为675万美元，另给利息，路产和开矿特权由中国方面收回。1905年6月7日（光绪三十一年五月初五日）由梁诚与美合兴公司订立赎路草约。8月29日美合兴公司股东批准草约。实际废约赎价（含利息在内）为5607635.89美元，规定于1911年5月1日前还表。由于清廷财力窘迫，官商集资也有限，于日转向香港借款拨还5250210.65美元，其余的357425.24美元按七成分摊，湘、粤两省各付3/7，鄂省付1/7；另有金圆小票本金、利金等共有476001英镑，则由汉鄂川铁路借款内拨付。香港方面所欠借款本息，起初由湘、鄂、粤三省摊付；1912年（民国元年）改由交通部及粤境铁路付给，延至1915年11月12日（民国4年十月六日）才全部偿清。
       官督商办，分路段筹办。1905年（光绪三十一年）八月粤汉铁路赎回后，湘、粤两省公选代表到鄂省商议分办粤汉铁路事宜，议定“各筹各款，各修各路”，并订立公共条款14条。湖南境内的一段如何自办，经过了许多曲折。起初，商人要求“商办”，官方不同意，实行所谓“官率绅办”，修路大权由劣绅把持，路工迟迟未着手进行。清政府虽知“绅办”确无成效，但又不愿将路权完全交给商民，在民众的一再要求下，提出了“官督商办”。
       官方借款合力，各列强染指。粤汉路由谁修建的问题，经过了反复变动，不但一直未动工，连资金也无着落。1908年7月2日（光绪三十四年六月二十四日）清朝廷派军机大学士张之洞兼充督办铁路大臣。张认为粤省已筹集商股不需官款，而湘、鄂两省财力不厚，不能不借外款。于是，湘、鄂境内粤汉、川汉铁路定为官方借款兴修。对此，德国在华德华银行、法国在华东方汇理银行、英国在华汇丰银行等先后竭力要求予以借款，以便从中牟取暴利。1909年6月6日（宣统元年四月十九日）清政府与德、法、英三国银行代表签订了借款草约，借款数目为550万英镑。然而，美国也想染指其中，致使借款增加到600万英镑。至此，德、法、英、美四国银行团便成了粤汉、川汉（鄂境段）铁路的债权人。
       民众奋起抗争，拒绝借款。帝国主义列强攫夺中国铁路路权的活动，引起了中国人民首先是湘、鄂两省人民的极大愤慨，坚决要求与四国银行团毁约，进而完全商办。但是清朝统治者不考虑民族的利益和人民的要求，于1911年5月9日（宣统三年四月十一日）正式发布上谕，宣布“干路均归国有，定为政策”。旬日后，便任命端方为“督办粤汉、川汉铁路大臣”，南下去强行接受四省铁路公司。5月20日，清政府又与英、美、德、法四国银行团正式签订了借款合同，款额为600万英镑，年利五厘，偿还期限为40年。清朝统治者这种露骨的卖国行为，激起了全国人民的更大愤怒，湘、鄂、粤、川等省民众纷纷起来抗争，坚决反对铁路收归国有。各省亦相继集会、游行示威、罢工、罢市、罢课、拒交租税。其中四川人民斗争更为激烈，在成都组织了保路同志会，参加者达数十万人，端方和川督赵尔丰被民军所杀。随后，保路风潮席卷全国各地，成为武昌起义的前奏。
       三、交涉借款，着手修筑
       1912年五月，临时大总统孙中山任命谭人凤为粤汉路督办（翌年一月改由岑春煊任），七月又命詹天佑为会办，并于汉口设总公所。谭与四国银行团交涉促其交款，四国银行团认为用途不合原借款合同不肯交款。1913年三月，民国政府交通部拟定开工、提款、担保、查帐等办法四条，并致函四内银行团，德、法、英、美四国银行团才复函认可。同年六月十七日，岑春煊辞职，交通部将粤汉铁路划归部直辖，由当时的交通次长冯元鼎在汉口接管，执行督办职权。
       湖南境内的粤汉铁路，是1913年7月6日由交通部与湖南粤汉铁路公司订立收路还股合约20条后，才收回国有的。
       粤汉铁路湘鄂线即指湖北武昌徐家棚站至株洲站，全长415.68公里。首站原为武昌鲇鱼套，并于1912年8月开工。后由于购地困难及所处地带狭窄不敷应用，改在武昌下游徐家棚设置首站，鲇鱼套作支线。1914年六月，沿武昌经土地堂、咸宁、蒲圻、羊楼司、五里牌、路口铺、云溪、冷水铺、岳州、荣家湾、汨罗至长沙段原古驿道大致走向勘测完毕。同年七月，湘鄂线武长段发为四段，兴工修筑路基。铁路督办为詹天佑，英籍人喀克斯（音译）为总工程师，各段配有工程师办理分段工程，采用包工方式进行施工。1917年6月19日武昌至岳州段（即武岳段）完全接通，全长210公里，1917年9月3日开始通行工程车。由于南津港地势低洼、滨湖洞庭湖，路基工程困难。至1917年9月时，武长段只有南津港未接通。原拟用便船接渡方式衔接，后决定修筑南津港铁路大桥（系单线桥，现有遗址），并于桥北端修筑长约1733米、高10余米的土堤。1918年9月16日，武昌至长沙段362公里全部完成，开行工程车，并与长株段接轨通车。1920年粤汉铁路湘鄂线武昌至株洲段通车。1936年10月15日粤汉铁路全线接通通车，全长1094公里，10月16日首次通行直达车。
       粤汉铁路湘鄂线在民国初，共设有36个车站。其中设有一等站2个，二等站2个，三等站10个，四等站15个，其余为临时性车站。现岳阳市行政区划内，共有车站13个，其中一等站1个，即岳州站；三等站2个，即云溪站、汨罗站；四等站10个，即羊楼司、五里牌（今临湘）、路口铺、城陵矶、麻塘、荣家湾、黄沙街、桃林寺、白水（今越江）和沙河（今高家坊）等站。此外，在岳州还设有机车厂房（即岳阳机务段维修机车库房），位于岳州车站东侧，是湘鄂线上仅次于武昌机车厂房的维修设施。岳州车站及岳州机车厂，于1936年8月分别更名为岳阳车站和岳阳机务段。