Железная дорога была построена в период 1892—1896 гг. за счёт средств казны. Открытие состоялось в октябре 1896 года[3]. Дорога проходила по землям Оренбургской, Тобольской, Томской и Иркутской губерний, а также Акмолинской области. Протяжённость дороги на 1899 год — 1408 км.
Железная дорога была построена однопутной. Максимальный продольный уклон пути был 7,4 ‰, наименьший радиус кривых в поворотах — 430 [4]. Объём земляных работ составил 17 млн м³. Путь уложен стальными рельсами типа 27 кг/м длиной по 8,5 м. На дороге было сооружено 7 чугунных труб отверстием по 1 м и 2 каменные трубы, 258 деревянных мостов и 4 моста с металлическими пролётными строениями. Построено 9 каменных вокзалов (1 — второго класса, 3 — третьего класса, 5 — четвёртого класса) и один деревянный вокзал пятого класса; из дерева возведены 167 сторожевых домов, 110 полуказарм и 67 казарм[3].
На дороге возведено три тоннеля. Первым в 1930-х годах был возведён тоннель на 516 км ветки Новокузнецк — Таштагол (длина — 100 метров). Вторым в 1951 году был сооружён тоннель на 159 км ветки Алтайская — Артышта (длина — 990 метров). В 1967 г. в эксплуатацию был сдан самый протяжённый тоннель на дороге — Томусинский, его протяжённость составляет 1157 м, он расположен на 106—107 км участка Артышта — Томусинская.
↑ 12Глава: Развитие сети железных дорог за 1895 год // Статистический сборник Министерства Путей Сообщения. Выпуск 46. Сведения о железных дорогах за 1895 год. — С-Пб: Типография Министерства Путей Сообщения, 1897. — С. 12, 13.
↑Таблица II // Статистический сборник Министерства Путей Сообщения. Выпуск 53. Сведения о железных дорогах за 1896 год. — С-Пб: Типография Министерства Путей Сообщения, 1898.