孫中山先生在1912年2月13日正式辭去中華民國臨時大總統一職後，積極宣傳民生主義，他的工作重心轉向了中國的鐵路建設事業。
孫中山對鐵路建設是很有研究的。早在光緒二十年（1894年）上書直隸總督、北洋大臣李鴻章時，他就提出「人能盡其才，地能盡其利，物能盡其用，貨能暢其流」，「地球各邦，今已視鐵路為命脈矣」，並且提出了招商興路的建議。民國成立後，他認為「此後社會當以工商實業為競點，為新中國開一新局面」。工商實業的基礎是鐵路：「苟無鐵道，轉運無術，而工商皆廢，復何實業之可圖？故交通為實業之母，鐵道又為交通之母。」1912年6月25日，孫中山在上海與《民立報》記者談話時，首次提出了在中國修築三大鐵路幹線的設想：一為南路：東起於南海，由廣東而廣西、貴州，走雲南、四川間，通入西藏，繞至天山之南；二為中路：東起於揚子江畔，由江蘇而安徽，而河南，而陝西、甘肅，越新疆而迄於伊犁；三是北路：東起於秦皇島，繞遼東，折入於蒙古，直穿外蒙古，以達於烏梁海。
此後，孫中山應袁世凱之邀前往北京，雙方舉行了13次會談。由於對袁世凱的真實面目認識不足，孫中山在會談中多次談到鐵路建設計畫，表示自己10年之內不進入政界，支持袁世凱當10年總統，並願意「自任經營鐵路」，修築20萬里鐵路。從9月6日開始，孫中山先後考察了華北一帶的鐵路現狀，赴張家口視察了由詹天佑主持修建的京張鐵路，在太原、石家莊、山海關、天津、濟南及青島，視察了京奉、津浦、膠濟、正太鐵路和工廠。10月3日，孫中山返回上海。袁世凱則於9月9日任命孫中山為「全國鐵路督辦」，並組織成立鐵路總公司。11月14日，中國鐵路總公司在上海成立，孫中山致電袁世凱及各省都督及議會，通告鐵路總公司在上海開辦。
從華北考察返回上海後，孫中山的鐵路建設思想和建設計畫更加完備了。清末關於要不要建設鐵路的爭論，只是把鐵路看作一種具體的交通工具。而此時的孫中山，已經把鐵路建設看成是關係中華民族生死存亡的大事，「民欲興其國，必先修其路」，振興中華，鐵道是命脈。他利用各種機會宣傳鐵路建設的重要性和迫切性：「苟無鐵道，轉運無術，而工商皆廢，復何實業之可圖？故交通為實業之母，鐵道又為交通之母。國家之貧富，可以鐵道之多寡定之，地方之苦樂，可以鐵道之遠近計之。」他又將中美兩國進行了對比：美國當時全境有120萬里鐵路，所以成為全球的富國、強國，而中國雖同樣是一個大國，但由於鐵路不興，經濟反而落後，是一個弱國。為了民族振興，孫中山潛心規劃，擬在10年時間裡修築10萬英里鐵路，要組成中央、東南、東北、西北、高原五大鐵路系統，構成一個遍布祖國大地、四通八達的鐵路交通網。
從上海火車站傳出的槍聲，打破了孫中山先生的鐵路建設計畫。就在孫中山宣傳著自己的鐵路建設思想時，他的國民黨內同志宋教仁也在向社會各界宣傳著自己的理想：實行西方的議會政治和政黨內閣，以限制臨時大總統袁世凱的權力。在1913年初舉行的議會選舉中，國民黨在參、眾兩院中得票390多票，占絕對多數。3月20日，宋教仁準備同其他幾個新當選的議員一起北上進京。10時45分，宋教仁和黃興、廖仲愷、于右任等國民黨人走出滬寧鐵路上海火車站內的議員休息室，準備上車。宋教仁一行剛剛走到檢票口處，就聽到一聲低沉的手槍射擊聲，隨後又是第二聲、第三聲。只見宋教仁搖晃了一下，便倒在旁邊的一張鐵椅子上。22日，宋教仁在上海逝世。調查表明，刺客正是由袁世凱指派的。7月12日，孫中山在上海發動二次革命興兵討伐袁世凱，袁世凱下令撤銷孫中山的「全國鐵路督辦」職務，中國鐵路總公司暫交交通部管轄。至此，孫中山創辦的中國鐵路總公司還來不及修建一條鐵路，便被扼殺了。