يعود الفضل في انشاء هذا الخط للسلطان عبد الحميد الذي كان يعمل على رفع شأن الخلافة الاسلامية، وعلى أن يكون فعلا الزعيم الروحي لجميع المسلمين في العالم. ولقد اهتم ببناء هذا الخط لتسهيل الحج الى الحرمين الشريفين في مكة المكرمة والمدينة المنورة ولأنه كان يعتقد بأهميته من الوجهتين العسكرية والسياسية. ابتدأ العمل بمد الخط من دمشق في شهر ايلول سنة 1900 كما بوشر في نفس الوقت بالعمل من المزيريب الى عمان. وفي ايلول 1903 جرى افتتاح خط دمشق درعا، ثم افتتح خط درعا - عمان في الشهر التالي. وفي اول ايلول سنة 1904 تم القسم الثالث من الخط الحجازي الواقع بين عمان ومعان. وقد انتدبت الحكومة وفدا من كبار رجالها وعلى رأسه طرخان باشا وزير الخارجية للاحتفال بافتتاح الخط بين دمشق ومعان وطوله 459 كيلومتراً. ثم استمر العمل جنوبا حتى بلغ محطة المدورة سنة 1906. أنشئ فرع لهذا الخط من درعا الى حيفا لان المهندسين شعروا بضرورة اتصالهم بمرفأ يستوردون بواسطته المعدات والادوات اللازمة للإنشاء من البلدان الأوروبية. وقد انجز هذا الفرع في اقل من ثلاث سنوات بالرغم مما اعترض المهندسين من صعوبات جمة، وقد كلف هذا الخط من سبعة الى ثمانية اضعاف المعدل المتوسط لنفقات الخط الحجازي بسبب مروره في اراض وعرة المسالك خصوصا في وادي اليرموك واضطرار المهندسين لبناء الجسور الحديدية الضخمة وشق سبعة إنفاق في باطن الارض يتراوح طولها بين 40 و170 متراً واخذت القطارات تسير على الاجزاء التامة من الخط، في الوقت الذي كان يجري فيه العمل بهمة بالغة في الاجزاء الاخرى حتى وصل اول قطار الى المدينة المنورة في 22 آب 1908. وقد بلغ طول الخط بين المدينة ودمشق 1320 كيلومتراً. كانت تشرف على مد الخط هيئة حكومية مركزها دمشق. وعين المهندس الالماني مستر باشا رئيسا للمهندسين كما عين المارشال كاظم باشا مستشارا له. وعندما وصل الخط الى معان جعلها مستر باشا قاعدة لأعمال الانشاء حتى بلوغ الخط المدينة المنورة. وقد بني مهندسون ايطاليون النفق الذي يقع الى الجنوب من عمان وكذلك جميع الجسور والقناطر التي يمر عليها الخط من عمان الى ما قبل معان بخمسة كيلومترات. وتعهد العمل من معان الى مدائن صالح رجل دمشقي يدعى سعد الدين، وتعهد العمل بين مدائن صالح والمدينة المنورة الدكتور حيدر من بعلبك. وابتاعت هيئة الخط قسما من القاطرات والعربات وقضبان الحديد من المانيا مع ان معظمها كان مصنوعاً في بلجيكا. وقد مدت القضبان على ركائز فولاذية فيما عدا مئة كيلومتر قبل المدينة المنورة جعلت ركائزها خشبية لشدة الحر في تلك الجهات. استخدم في انشاء الخط بصورة دائميه 3000 رجل و200 مهندس معظمهم من العسكريين. وقد انشئت كتيبتان للقيام بهذه المهمة، كانت أولاهما مسؤولة عن مد القضبان ووضع الدعائم والركائز، وكانت ثانيتهما مسؤولة عن اعمال الحفر والتسوية. واستخدمت ايضاً في العمل الكتيبتان الثالثة والرابعة من اللواء التاسع والثلاثين والكتيبة الثانية من اللواء الثالث والثلاثين، وجميعها من كتائب الفيلق الخامس. ولقد واجهت انشاء الخط مصاعب جمة وعقبات عديدة، فالبدو اخذوا يشنون الغارات على المهندسين والعمال قصد احباط المشروع لعلمهم بما سيجره عليهم من خسائر فادحة، اذ سيتوقف الحجاج عن استئجار جمالهم كما ستقطع عنهم الهبات السنوية التي اعتادت الحكومة أن تمنحها رشوة لهم، ولذلك اضطرت الحكومة المقاومة هذه الغارات وخصصت قوات عسكرية لحماية العمال. ثم اضطرت الحكومة لمكافحة الامراض السارية التي تفشت بين العمال والجنود وفتكت بقسم كبير منهم، يدل على ذلك ان الكوليرا قضت في عام 1902 على أكثر من 400 رجل ممن كانوا يعملون بالقرب من عمان. السلطان عبد الحميه بدعاية واسعة في جميع الاقطار الاسلامية لشرح فوائد هذا الخط بالنسبة للمسلمين، وقد قدرت تكاليف المشروع بثلاثة ملايين ونصف المليون من الليرات العثمانية، وكان يتوقع ان تتم تغطيتها من اكتتابات المتبرعين. وقد افتتح السلطان نفسه الاكتتابات بملغ 320 ألف ليرة عثمانية كما تبرع كثيرون من ملوك المسلمين وامرائهم لهذه الغاية فتبرع شاه ایران بخمسين الف ليرة وتبرع خديوي مصر بكمية من مواد البناء والانشاء، و تألفت جمعيات في سائر الاقطار الاسلامية لجمع التبرعات التي كانت تتوارد خلال مدة انشاء الخط ، كما ان الحكومة العثمانية نقلت مخصصات دائرة الحج في ميزانيتها – وقدرها 150 الف ليرة - الى ميزانية الخط ، بالإضافة الى مبلغ الستين الف ليرة الذي كان يوزع سنويا على شيوخ القبائل البدوية ولكن الحكومة لم تلبث أن تبينت ان تكاليف المشروع ستزيد كثيرا عما كان مقدراً لها وان التبرعات والمخصصات المذكورة لن تكفي لسد النفقات ، ولذلك عمدت الى وسائل شتى لجمع المزيد من المال ، فطبعت طوابع باسم الخط لإلصاقها على جميع  الطلبات والاستدعاءات الحكومية والمعاملات التجارية . وفرضت ضرائب جديدة منها ضريبة المسقفات التي بلغت خمسة قروش على كل بيت في الآستانة وضريبة خمسة قروش على كل فرد ذكر في الامبراطورية العثمانية، ثم اصدرت شارات واوسمة خاصة على درجات تمنح للمتبرعين لهذا المشروع. كما أن الحكومة جعلت الالقاب برسم البيع ايضا كمورد للمشروع، ويقال ان أحد النمسويين دفع 1200 ليرة عثمانية ليحصل على لقب باشا، وأرغمت الحكومة موظفيها على التبرع براتب شهر واحد ثم اكرهتهم على دفع عشر رواتبهم، وبلغ الامر بهيئة ادارة الخط أن أخذت تجمع جلود الاضاحي وتبيعها لمصلحة ميزانية المشروع. وعند انتهاء المشروع بلغت مجموع نفقات انشاء الخط ثمانية ملايين ونصف المليون ليرة عثمانية. ولما اتضح للحكومة ان واردات الخط الحديدي لا تكفي لتسديد نفقاته وصيانته خصصت له دخلا ثابتا من طوابع اضافية اصدرتها ، ومنحته امتيازات خاصة كما سجلت باسمه اراض وممتلكات في انحاء مختلفة من بلادها .