In den 1820er Jahren entstanden erste Pläne, eine direkte Verbindung zwischen Rhein und Weser herzustellen und so die Zölle zu umgehen. Einer der bedeutendsten Befürworter dieser Verbindung, die zunächst als Wasserweg angedacht war, war der bergische Politiker und Unternehmer Friedrich Harkort. Er konkretisierte die zunächst noch vagen Pläne im Jahr 1833 in seiner Denkschrift "Die Eisenbahn von Minden nach Cölln" durch Vorschläge zur Streckenführung und Finanzierung (Steitz 1988, S. 319). Aufgegriffen wurden seine Pläne durch die 1836 gegründete und 1837 konzessionierte Rhein-Weser-AG, die eine Eisenbahnlinie von Minden über Bielefeld – Gütersloh – Lippstadt – Soest – Unna – Hörde – Hagen – Elberfeld nach Köln realisieren wollte. Der preußische Staat zeigte jedoch kein Interesse, sich finanziell zu beteiligen, und das Projekt scheiterte schließlich mangels Kapital.

Aufkommende Eisenbahnpläne in den deutschen Nachbarstaaten brachten Preußen in Zugzwang, die Kosten für Vorarbeiten sowie Zinsgarantien zu übernehmen. Damit konnte das Rhein-Weser-Projekt schließlich durch die 1843 gegründete Köln-Mindener Eisenbahn (KME) begonnen werden. Die Strecke folgte von Köln über Düsseldorf bis Duisburg der Rheinischen Tiefebene und schwenkte dann nach Osten in die Lippeniederung weiter durch das südöstliche Münsterland in Richtung Teutoburger Wald. Während Deutz, Minden, Dortmund und Bielefeld als Fixpunkte feststanden, war der kleinräumige Verlauf bis zum ersten Spatenstich im Frühjahr 1844 noch ungeklärt.

Die Strecke umging aus Kostengründen den bergisch-märkischen Raum und das damalige Zentrum des Ruhrkohlenbergbaus nordwärts. Um dies zu kompensieren, wurde die Bergisch-Märkische Eisenbahn (BME) gegründet, deren Keimzelle die Strecke Düsseldorf – Elberfeld war (die 1838 eröffnete Strecke war die erste Eisenbahnstrecke in den preußischen Westprovinzen), die sie über Hagen und Witten nach Dortmund weiterführte (Hübschen 1999, S. 5). Bedingt durch das bergige Terrain fielen die Baukosten deutlich höher als erwartet aus, so dass der preußische Staat gezwungen war, in erheblichem Maße Kapital beizusteuern und 1850 schließlich die Geschäftsführung der weiterhin privatwirtschaftlich betriebenen Gesellschaft unter staatliche Kontrolle stellte.

Auch die bereits 1845 konzessionierte Köln-Minden-Thüringer Verbindungsbahngesellschaft wurde nach ihrem Konkurs 1848 als Westfälische Eisenbahn (WE) vom Staat übernommen, da diese an dem Versuch gescheitert war, den ersten Tunnelbau Westfalens zu realisieren. Die WE schuf schließlich mit der tunnelfreien Hellwegstrecke über Hamm nach Lippstadt und weiter über Paderborn und Warburg 1853 zur hessischen Landesgrenze die Anknüpfung an die hessisch-thüringische Bahn in Richtung Kassel.

In den nächsten Jahren trug auch weiterhin die KME, die 1862 mit der Köln-Gießener Bahn (mit Abzweig nach Siegen) und 1874 mit der Hamburg-Venloer Bahn zwei weitere für Westfalen bis heute bedeutsame Magistralen eröffnete, zum Netzausbau bei. Weitere wichtige Verbindungen schufen die WE, die mit der Übernahme der Hannoverschen Westbahn Rheine – Emden ihr Netz ebenfalls bis an die Nordsee ausdehnte, und die für die innere Erschließung des Ruhrkohlengebietes enorm wichtige Bergisch-Märkische Eisenbahn (BME), die von Hagen aus auch nach Siegen und durch das Ruhrtal nach Kassel vorstieß.

Die Grundstruktur des westfälischen Eisenbahnnetzes wurde weitgehend von der Köln-Mindener Eisenbahn, der Westfälischen Eisenbahn und der Bergisch- Märkischen Eisenbahn geprägt. Ende der 1870er Jahre existierte so ein Nebeneinander staatlicher, teilstaatlicher und privater Eisenbahnen, die sich jedoch gleichermaßen renditeorientiert verhielten (Klee 2001, S. 54).