Raudtee ehitamisel oli ka mitmeid vastaseid: Väideti, et Peterburist mööda raudteed toodav odavam kaup hakkab kohalikku kasumit vähendama.
Vastuseisu raudteele põhjendati ka sellega, et Eestimaalt ei ole Peterburi peale meritsi saabuvate apelsinide, sidrunite ja muude puuviljade nagunii midagi transportida ning sedagi ainult talvel, kui Soome laht kinni külmub ja laevaliiklus Peterburis seisab.
Nõnda läks käibele nimetus Apelsini raudtee (ehk Апельсиновая железная дорога).
Valdavalt levis siiski raudtee ehitust toetav seisukoht ja 1868. aastaks jõudis Tallinna ametlik teade ehitusloa saamisest.
1868. aastal kutsuti Inglismaalt kohale kolm raudteeinseneri, kelle abiga pandi maha raudteetrassi asukoht, mis pidi algama tsaaririigi jäävabast sadamalinnast Paldiskist.
Raudtee planeeriti läbima Tallinna, Rakvere ja Narva linna ning Gattšina kaudu jõudma välja Peterburi lähistele Tosno jaama juurde (umbes 25 versta kaugusel toonasest impeeriumi pealinnast), kus juba 1851. aastal oli avatud nn Nikolai raudtee.
Raudtee rajamine
Ehitustööd algasid 1869. aasta kevadel korraga liini mõlemast otsast (Tallinnast ja Tosnost). Kogu raudtee ehitus oli jagatud 5 jaoskonna ja 40 ehituspunkti vahel.
Kuna 1869. aasta suvi oli soe ja sademetevaene, sujusid mahukad mullatööd kiirelt. Kokku värvati raudtee ehitamiseks umbes 10 000 töölist, kellest 7000 olid mullatöölised, 1500 hobusemehed ja 1000 ehitajad (puusepad, müüriladujad jne). Enamik töölistest oli pärit Venemaaartellidest. 1869. aasta suveks tõusis tööliste arv isegi 12 000 inimeseni. Tööpäevad olid pikad, kuid vastavalt tööde kiirele edenemisele tuli ka palk suhteliselt hea.
Välitööd lõpetati 1. novembril 1869. Selleks ajaks oli tehtud 90% mullatöödest, mis oli märkimisväärne plaaniületus.
Väärib mainimist, et raudtee ehitati ilma igasuguse tehnika abita.
1869. aastal sai alustada juba ka liiprite ja rööbaste paigaldusega.
Rööpad olid tellitud Inglismaalt ja Belgiast. Nende kõrguseks oli ette nähtud 4,5 tolli (114 mm), raskuseks 22 inglise naela ühe jala kohta (32,75kg/m). Rööbaste mahapanek eeldas juba tööde kindlat järjekorda, et nii rööbaste kui ka liiprite vedu tööjärjele võiks toimuda valmisehitatud teed mööda.[5]
1870. aasta suvel jätkus raudtee ehitus nii tsaaririigi olulise jäävaba sadamalinna Paldiski (vt Tallinna–Paldiski raudtee), kui ka Peterburi suunal. Augustiks oli raudtee enam-vähem sõidetav ja kohati liikusid juba ka töörongid.
Juhtus ka esimesi õnnetusi veduri ja hobuste vahel, kes hakkasid rongi ees perutama.
Tallinnast Peterburi võttis rongisõit algselt aega ligi 12 tundi, keskmine kiirus oli umbes 40 km/h.
Raudteejaamad
Vastavalt keisririigi raudtee ehituse normatiividele jaotati jaamad tähtsuse ja raudteeliikluse tiheduse järgi viide klassi.
Tsaari Venemaal oli tavaks rajada II klassi vaksal raudtee iga 70–100 versta tagant (1 verst = 1,067 km), madalama klassi täisjaamade vahekaugus jäi 20–30 versta piiresse.
Raudtee 21 jaamast vastas I klassi nõuetele üksnes TallinnaBalti jaam, mille asukoht põhjustas algselt suuri vaidlusi.
II klassi kuulusid samal liinil Eestimaa kubermangus esialgu vaid kaks jaama (Narva ja Rakvere), III klassi viis, IV klassi kümme ja V klassi kaks vaksalit.
Klassid määrasid eelkõige jaamahoone funktsionaalse skeemi ja mugavusastme, sest mahult ja väljanägemiselt võisid näiteks III ja IV klassi jaamahooned olla sarnased.
Liinile rajatud jaamahoonetest on kõige tuntum ilmselt kahekorruseline puidust tüüpprojekt, mille esindajaid võib kohata näiteks Paldiskis, Keilas, Aegviidus ja Kabalas. Mitmed seda tüüpi hooned hävisid II maailmasõjas (nt Püssi ja Vaivara), või on tänaseks lammutatud (nt Raasiku ja Toila). Jaamahooneid iseloomustab madal viilkatus ning asümmeetriline pikifassaad, mille kõrgem viiluga keskosa jagab maja ühe- ja kahekorruseliseks tiivaks.
Eranditeks on vaid Klooga ja Kadrina V klassi jaamahooned, kuna liinile esialgselt ühekorruselisi puidust jaamahooneid ei rajatud.
1890. aastatel lisati liinile mitu uut raudteejaama ja jaamahoonet. Tähelepanuväärne on ühekorruseline sümmeetrilise põhiplaaniga kivihoone tüüpprojekt, mis on säilinud näiteks Lehtses ja Kehras (Kehra hoonet on hiljem laiendatud).[8]
Raudtee tulek mõjutas olulisel määral asustuse ja linnaehituse arengut Põhja-Eestis. Näiteks suurenes Rakvere elanikkond pärast sinna raudtee ehitamist kiiresti ligikaudu kahekordseks.[9]
Kõige suuremat mõju avaldas raudtee Tallinna majanduselu tõusule ja linna edasisele saatusele. Üksnes Tallinna väliskaubanduse käive suurenes 1870. aastail üle 50 korra. Kümne aasta jooksul peale raudtee valmimist linna elanikkond sisuliselt kahekordistus.
1876. aastal valmis täiendav haruraudtee Tapalt Tartusse (vt Tapa–Tartu raudtee) ning senisest tagasihoidlikust Tapa IV klassi jaamast sai oluline II klassi sõlmjaam, kuhu rajati ka depoo ja remonditöökojad. Sealt alates sai Tapast järk-järgult kasvav raudteelaste asula. Hiljem ehitati Tapale eriprojekti järgi ka uus esinduslik kivist jaamahoone, mis meenutab omaaegseid Peterburi vaksaleid.[10][11]
Keskset rolli mängis uus raudtee ka postiteenuste ümberkorraldamisel raudteega paralleelselt kulgevatel peateedel ning liikumise hõlbustamises tervikuna.[12]
Uuel raudteel leidis tööd ligi 2000 inimest. Juhtivatele ametikohtadele võeti kõige enam sakslasi, kuid ka raudtee alal juba kogemusi omavaid venelasi, poolakaid jt.
1893. aastaks kasvas raudtee teenistujate arv kokku umbes 4900 inimeseni, kellest umbes pooled elasid raudteemajades.
1920. aastatel oli seoses võimaliku Narva rajatava hüdroelektrijaama projektiga plaan elektrifitseerida Tallinna–Narva liin, idee siiski ei teostunud.[14]
1929. aasta kevadel rakendati Tallinna–Ülemiste raudteelõigul Eesti esimene poolautomaatne blokeeringu süsteem.
Seoses Saksa okupatsiooni ja vajadusega liikuda Eesti teedel Saksa Riigiraudtee veeremiga, ehitati 1940. aastate alguses kõik Eesti laiarööpmelised raudteed ringi standardrööpmeliseks (1435 mm).
1944. aasta sügisel naelutasid Punaarmee raudteeväeosad enamiku Eesti laiarööpmelistest raudteedest tagasi endisele laiusele (1524 mm).
1963. aastaks rakendati Tallinna ja Tapa vahel automaatblokeeringu süsteem, mille tulemusel viidi Ülemiste–Tapa lõik kaugjuhtimisele. 1990. aasta veebruariks vahetati Tallinna–Tapa lõigu kaugjuhtimisseadmed (automaatblokeering ja jaamade tsentralisatsioon) välja moodsamate vastu.[15]
Tänapäevaks on kogu Tallinna–Narva raudtee viidud üle tsentraliseeritud kaugjuhtimisele, mille tõttu enamikus jaamades enam alalist jaamakorraldajat ei ole.[16]
1970. aastate alguses alustati Tallinna suunalt raudtee elektrifitseerimist plaaniga jõuda Tapale. Töödega jõuti 1973. aastaks niikaugele, et 29. detsembril avati elektrirongide liiklus Tallinna–Kehra lõigul ning 3. augustil1978 avati elektriraudtee Aegviiduni. Kuigi Aegviidust Lehtseni olid selleks ajaks rajatud juba ka kõrged ooteplatvormid ning osaliselt paigaldatud ka kontaktvõrgupostide alused jäi Tallinna–Tapa vaheline elektriraudtee tervikuna teostamata.
Seoses rongiliikluse olulise tihenemisega oli 1980. aastatel kavas rajada Tallinna–Narva raudteele läbilaskevõime suurendamiseks täies ulatuses teine peatee. Plaanist realiseerus aga vaid 1985. aasta märtsist – 1992. aasta jaanuarini ehitatud Ülemiste–Tapa lõik ja 1991. aasta 30. mail avatud Oru–Vaivara raudteelõik (viimase lõigu teine tee suleti 2010. aastal).[17][18]
Aastatel 1998–1999 remonditi raudteed ulatuslikult. Sellega suurenes raudtee läbilaskevõime ja kasvas rongide liikumiskiirus.[19]
Tänapäev
Kaevandamise arenemisega on Ida-Virumaal rajatud Eesti Riigiraudteedest sõltumatu tööstusraudteeliinide võrk (vt Enefit Kaevandused), mis tegutseb AS Põlevkivi Raudtee nimetuse all. Reisijavedu Põlevkivi raudteel enam ei toimu (varem on tegutsenud näiteks töölistele mõeldud Narva–Musta raudteeliin).
2014. aasta alguseks olid seoses Stadler FLIRT rongide liinile tulekuga kõigis peatuskohtades kasutusel uued 550 mm kõrgused perroonid.
2021. aasta lõpuks vähendas AS Eesti Raudtee kiiruspiirangute arvu, mis võimaldab nüüdseks reisirongidele liikumiskiiruse kuni 135 km/h ja kaubarongidele kuni 80 km/h.[20]
2026. aastaks plaanitakse raudteel reisirongide kiirust tõsta kuni 160 km/h.[21]