В состав дороги входят старейшие участки, построенные в 80-90-х гг. 19 в. В 1880 г. по стратегическим соображениям было решено строить от восточного побережья Каспийского моря (первоначально от Узын-Ада) на Кызыл-Арват, Ашхабад и дальше. Первая в Средней Азии железная дорога, которая имела протяженность 231 км (от Михайловского залива до Кызыл-Арвата). Строительство Закаспийской железной дороги было приостановлено, возобновилось в июле 1885 г., в декабре того же года дорога достигла Ашхабада, в июле 1886 г.- Мерва, 30 ноября - Чарджоу.

В 1992 г. было начато строительство, а в мае 1996 г. введена в эксплуатацию новая Туркмено-Иранская железная дорога (линия Теджен-Сарахс-Мешхед) протяженностью 308 км, из которых 132 км проложено по территории Туркменистана. Дорога позволила соединить регионы Европы и Азии, возродить Великий шелковый путь в современном виде. Построены вокзалы на станциях им. Сапар-мурата Туркменбаши, Гуланлы, Огузхан, Сарахс, искусственные сооружения. Станция Сарахс имеет большой технический потенциал, обеспечивающий переработку поступающих грузов. На станции функционирует пункт перестановки вагонов с одной колеи на другую с возможностью переставлять 120-150 вагонов в сутки.

В сентябре 1999 г. сдана в эксплуатацию ж.-д. линия Туркменабат (Чарджоу) - Ата-мурат (Керки). Новая дорогая соединила главную транстуркменскую стальную магистраль Восток-Запад с юго-восточной частью страны. С окончанием строительства ж.-д. моста с совмещенным ростверком под автодорожный мост через р. Амударья и продолжением линии до Керкичи новая магистраль соединяется с Центрально-Азиатской транспортной системой. Линия Туркменабат

(Чарджоу) - Керкимурат длиной 203 км проложена по левобережью Амударьи; построены здания вокзалов на ст. Атамурат, Саят, Карабекаул, Пальварт, Халач, объекты электрической централизации и связи, энергоснабжения, водоснабжения и др. С вводом первой очереди завода (июль 1997 г.) по выпуску железобетонных шпал (мощностью 240 тыс. шпал в год) была укреплена база ж.-д. строительства, что дает возможность обеспечить строительство 120 км новых дорог в год. 30 марта 2000 г. начато строительство новой линии Ашхабад-Каракумы-Дашховуз (Ташауз) протяженностью 530 км; строительство ведется во встречных направлениях. Дорога будет иметь высокую экономическую целесообразность и большую социальную значимость; ввод ее в эксплуатацию позволит в два раза сократить время доставки народно-хозяйственных грузов и перевозки пассажиров. Дорога свяжет отдаленные районы Каракумов с развитыми центрами страны.