清光绪三十三年(1907年)正月，英国借款150万英镑给清政府修筑广州至深圳段。同年七月，英国修筑九龙至深圳段35.78公里率先开工，而广深段则在1909年动工。中英商定以罗湖桥中孔第二节为界，分为华、英两段。当时华段全长142.77公里，即今之广深铁路，华人铁路建筑工程师詹天佑为顾问。
连接广州与香港的广九铁路被誉为粤港“亲情线”，这条铁路见证了百年中国史。百年来，广九铁路对于沟通粤港，以及香港与内地的联系，起到了极其重要的作用。这条铁路在历史上曾经中断过两次，直到1979年，广九铁路恢复直通。如今，当年的蒸汽火车早已变成了高速火车。
广九铁路建设从一开始就困难重重。仅修建铁路拱桥一项就创造了当时世界铁路筑路史之最。铁路全线共修建7座铁路桥，其中石厦桥、东莞桥、石龙桥都是相当复杂的工程，耗费资金、人力巨大。但我国悠久的建桥历史，为修筑这7座铁路桥提供了丰富的经验。华段铁路仅用了4年时间，便建造完成。
英段铁路从罗湖桥到尖沙咀，1909年开始动工兴建，铁路虽短，筑路费用却是当时世界筑路史上最昂贵的。据统计，每公里的建造费用高达120万英镑。因为全线要开凿6个山洞，修筑38条桥梁，还要填补数不清的海边鸿沟。其中，狮子山隧道的开凿最为艰难，所挖泥土的堆积量，相当于中环新填地的一倍多。铁路于1911年建成通车。
为了把这条路修建到九龙半岛的最南端，当时的港督弥敦不惜花巨资在尖沙咀进行填海工程，现如今的购物地：梳士巴利道的末端建造了广九铁路尖沙咀终点站和钟楼，于1916年正式落成启用。由于大钟楼建筑美观，巍峨耸立，当时人们无论在陆路还是在海上都能看到它。因此多年来，高45米，它一直被人们当作香港的标志之一。现在广九铁路终点站虽然已经迁移到九龙红磡，但是大钟楼至今仍然耸立在原地。
1949年10月14日广州解放，广九直通列车停驶。10月29日，为了恢复广东省交通，满足民众往来和军用物资运输的要求，拟将广九铁路华段火车通行至深圳。
在毛泽东批示后，广州至深圳11月1日恢复通车，但广深段列车仅在境内行驶，不能直接开往香港。旅客和货物如果要继续使用广九铁路，就必须下车过关，然后到对方的火车站，登上对方的火车。
1950年9月，华南海关处决定简化广九路整车货物进出的检查手续，自广州南站发往九龙的整车货物，由广州海关黄沙办事处查验车厢及货物，用关锁加封，经深圳时由九龙海关验明关锁完整即可放行。
对自九龙装整车货物进口的车厢，也可在深圳用关锁加封，至广州查验。至于有关车厢以外的机车等部分由九龙关在火车进出境地进行监管。1951年2月，广东省加强边境管理，出入境人员须凭通行证，沿途走私锐减，随车工作于同年7月停止，由九龙关负责九龙至深圳段的火车监管工作。
当时广九线邮件的运输也必须在深圳车站用人力挑运出境，在英段罗湖车站接驳至九龙的火车，每日2班邮运。1953年10月20日，经外交部、邮电部批准办理后，广州市邮局租用整节邮政行李车厢，港方则利用英段铁皮货卡直接出入境，从而解决了多年过境装卸邮件的繁重体力劳动，加快邮件转运速度。
1979年4月，广九铁路客运列车恢复直通。至1986年，由每日进出两个车次逐步增至8个车次，最多时每日12个车次。
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