Идея сквозной магистрали, соединяющей восточные окраины империи с центральной частью России, родилась еще в конце 1830-х гг., но серьезные изыскания начали проводиться только по мере развития железных дорог в стране.
Первоначально рассматривались два направления - южное от Оренбурга на Орск - Актюбинск - Павлодар - Иркутск и северное от Челябинска на Томск - Красноярск - Нижнеудинск - Иркутск и далее через территорию Китая к Владивостоку. Предпочтение было отдано северному варианту. К началу 1891 г. серия экспедиций завершила работы по изысканию будущей трассы.
12 февраля 1891 г. кабинет министров Российской империи постановил утвердить направление Уссурийской железной дороги от Владивостока до станции Графской, приступить в 1891 г. к сооружению железной дороги от Миасса до Челябинска, а также начать изыскательские работы на других участках магистрали.