En mayo de 1862 la Legislatura autoriza al Poder Ejecutivo a celebrar el contrato de concesión para la construcción de un camino de hierro entre el Mercado de Constitución y el pueblo de Chascomús, con el Sr. Llumb. A ese efecto se constituyó la compañía "Gran Ferrocarril al Sud de Buenos Aires" Las tareas de construcción se iniciaron a principios de 1864 en el solar donde se encuentra actualmente la Plaza Constitución, y en diciembre de 1865 la línea ya llegaba hasta Chascomús.

Comienza la prolongación de sus líneas desde Dolores hasta Ayacucho en 1876, inaugurándose el tramo en diciembre de 1880. En 1884 se habilita al servicio público el tramo de Azul a Bahía Blanca y en setiembre de 1886 el servicio a Mar del Plata. De esta forma el Ferrocarril del Sud sigue tendiendo sus líneas y adquiriendo otras, como el Ferrocarril de Buenos Aires a Puerto Ensenada, que en 1898 pasa a formar parte de su red.

Un año después de la inauguración del primer ferrocarril que llega a la zona patagónica (Bahía Blanca a Neuquén), o sea, a principios del siglo XX, el Ferrocarril del Sud contaba con una extensión de vía de 3.500 km del total de 16.563 km que existía en ese entonces en el país. De ahí en más, este ferrocarril inicia una etapa de grandes realizaciones ferroviarias y de fomento agrícola: ejemplo de ello son las obras de riego del Valle de Río Negro.

De las principales obras construidas en esa época, es dable destacar la de Bahía Blanca a Patagones, que años más tarde al habilitarse sirvió de vínculo entre la Estación Constitución y San Carlos de Bariloche, pasando por San Antonio, línea ésta (San Antonio al lago Nahuel Huapí) que fue construida e inaugurada en el año 1934, de acuerdo a la Ley No 5.559 denominada "Fomento de Territorios Nacionales". Por imperio de esta misma ley, el Estado construyó las dos líneas patagónicas de trocha angosta: de Comodoro Rivadavia a Colonia Sarmiento y de Puerto Deseado a Colonia Las Heras; estas líneas fueron libradas al servicio en octubre de 1914.

El Ferrocarril del Sud adquirió, en noviembre de 1924, el Ferrocarril Bahía Blanca y Noroeste. Esta circulación, con sus líneas de Bahía Blanca a Toay y a Huinca Renancó se habilitó al servicio público por secciones, entre 1891 y 1907.

Puede decirse, que, de tal forma, la actual línea Roca unió la Capital Federal con el sur de la provincia de Buenos Aires, La Pampa y una extensa zona patagónica, llevando consigo el progreso y el desarrollo a poblaciones que no hubieran prosperado sin el estímulo de la circulación ferroviaria.