早期策劃
九廣鐵路19世紀末，因香港及廣州貿易頻繁，港英政府與當時的滿清政府商議興建連線香港與廣州的鐵路。1898年，香港政府與當時的清政府達成協定，興建一條連線九龍與廣州的鐵路，專營權歸英方所有。而鐵路按地域分成中英兩段，分別由中、英兩國政府負責興建。
1905年9月立法局通過興建九廣鐵路後，香港政府便開始研究定線，並派出英國工程人員負責鐵路測量工作。
當時九廣鐵路──英段有2個方案。第一個方案是由尖沙咀直接向北，穿越筆架山，然後沿沙田海及吐露港海岸到達邊境。這個方案的好處是能夠經過當時新界的行政中心大埔，但缺點是需要開鑿長達2.4公里的筆架山隧道。另一個方案是由尖沙咀向西北沿海岸而行，經過荃灣及青山灣海岸，再北上屯門及元朗到達邊境。這個方案的優點是只須開鑿數條較短的隧道，技術上較首方案簡單得多，可是這個定線所經之處比較荒蕪，而且路程也較首方案長。最終，港英政府最後接納第一個方案。
梅含理及其夫人視察剛通車的九廣鐵路1906年，全長35.4公里的英段開始動工，而全長143.2公里的華段亦於1907年展開建築工程，滿清政府更邀得中國鐵路專家詹天佑成為華段的總工程師。九廣鐵路──英段興建初期使用了軌距為610毫米的路軌，但工程中途便全面改用軌距為1435毫米的標準路軌。工程需要興建不少橋樑和基堤，以及5條隧道，當中包括最長的筆架山隧道。這條隧道是當時亞洲規模最龐大的工程，花了3年時間才完工。由於當時施工環境惡劣，工程期間有超過50名工人死於隧道內。
1910年10月1日，耗資130萬英鎊的九廣鐵路──英段落成啟用。啟用儀式原本由兩廣總督和香港總督在羅湖主持，但由於中方最後決定派出次一級的官員，英方最後也只派出香港輔政司主持啟用儀式。當時英段屬單線系統，火車由蒸氣機車拖動，車站則包括尖沙咀站、油麻地站、沙田站、大埔站（其後改稱大埔滘站）及粉嶺站5個車站，同年增設大埔墟旗站。另一方面，由於尖沙咀站尚未完工，所以在1913年之前，臨時總站設於疏利士巴利道。
1911年10月5日，來往香港與廣州的港穗直通車也隨華段建造完成而正式投入服務。通車初期，每天開出兩班，行車時間約四個多小時，座位分為頭等及二等，票價分別為5.4銀元及2.7銀元。
戰前發展
1920年代九廣鐵路尖沙咀站1913年，為方便使用上水高爾夫球場的乘客，九廣鐵路在上水增設停車點。同年直通車進行提速，來往九龍及廣州的時間縮短至3小時40分鐘。
1914年列車開始使用尖沙咀站月台，整個車站亦於1916年全面啟用。
1919年，何文田增設了停車點。1923年發生省港大罷工，令直通車服務一度中斷，至1927年才恢復正常。
1928年4月1日，因為之前一年沙頭角公路落成啟用後，令乘搭鐵路的乘客大幅減少，沙頭角支線正式停辦。
1930年，中國的內戰導致九廣鐵路直通車中斷運作。1935年，大圍車公廟增設停車點，但於翌年停用。1937年8月，九廣鐵路增加九龍至汕頭的直通車服務。同年抗日戰爭開始，九廣鐵路──華段因些經常受到日軍空襲，在工程人員努力搶修下，九廣鐵路只能維持有限度服務。1938年10月12日，九廣鐵路──華段其中一條鐵路橋被嚴重炸毀，使直通列車服務全面停頓。同年10月21日廣州淪陷，九廣鐵路──華段停止運作。1941年12月8日，日軍開始進攻香港，英方炸毀九廣鐵路──英段不少設施，以阻礙日軍前進，同年12月25日香港淪陷。日方於1943年完成修理整段九廣鐵路，重新復辦來往香港至廣州的直通車。另一方面，大部份原屬九廣鐵路──英段的列車和設備被運到中國大陸使用，因此在香港重光時，只剩下2部機車和幾個車卡。
戰後發展
1947年於尖沙咀站剛卸下的蒸汽機車1955年9月5日，2輛柴油機車開始投入九廣鐵路──英段的服務，蒸氣機車終於在1961年8月全部被取代。
1973年，九廣鐵路──英段展開雙軌化的工程。
1975年11月30日，九龍總站由尖沙咀海旁遷至紅磡，尖沙咀總站在不久後便被拆卸，只保留鐘樓（現為香港法定古蹟，亦為尖沙咀地標之一），原址興建香港文化中心，而路軌原址則興建香港藝術館、香港太空館及新世界中心。另一方面，來往九龍至廣州的直通車於1979年4月4日重新運作。
1978年，九廣鐵路──英段開始了全線現代化及電氣化計畫，耗資35億港元，同年和合石支線因配合工程而停止運作。
1981年4月26日，雙軌設計的新筆架山隧道正式啟用。
1982年5月6日，英段首階段的電氣化工程完成，九龍至沙田近郊線電氣化列車正式啟用。1983年5月2日，沙田至大埔墟段完成工程。大埔墟至羅湖段電氣化工程於同年7月15日投入服務，並由當時的香港總督尤德爵士主持通車儀式。
車站增設
前大埔墟站1983年，新大埔墟站和大圍臨時站啟用，舊大埔墟站後來改建為香港鐵路博物館。
1985年，火炭站和馬場站先後啟用，而大圍站和太和站則分別於1986年4月23日和1989年5月9日啟用。
1982年之前，英段的管理屬香港政府部門，稱為九廣鐵路局，隨著《九廣鐵路公司條例》於同年12月通過，九廣鐵路公司於1983年2月1日正式成立，自此脫離政府。公司現仍由香港政府全資擁有，其運作則由管理局監察，管理局的成員由香港特別行政區行政長官委任。
開拓新線
1984年10月15日，九鐵接受乘客以“通用儲值票”（前身為捷運“儲值車票”）付款。同年10月17日，公司接受政府邀請，在新界西北屯門區和元朗區建造和營運輕便鐵路。
1988年9月18日，新界西北的“輕便鐵路”投入服務。
1990年代，為配合香港興建西部鐵路走廊第一期（即後來的九廣西鐵），九廣鐵路公司將“九廣鐵路──英段”改名為“九廣東鐵”，“輕便鐵路”則改名為“九廣輕鐵”。
1998年10月，西鐵正式開始施工。同時積極擴展輕鐵網路，將之轉型為西鐵的主要接駁交通工具。
為配合政府優先發展鐵路的政策，九廣鐵路公司決定轉型為規劃、設計及建造大型新網路的機構。公司應政府邀請，就多條新鐵路的興建進行詳細研究及提交建議書。這些新項目包括3條東鐵支線：於大圍接駁東鐵的馬鞍山鐵路、紅磡站至尖沙咀東部的支線、以及作為第2條過境鐵路通道的落馬洲支線。
近年發展
九廣東鐵尖沙咀支線尖東站2002年9月24日，政府邀請九廣鐵路公司興建及經營九龍南線。
2002年6月25日，政府宣布九廣鐵路公司投得沙田至中環線（沙中線）的興建與經營權。
2003年12月7日，輕鐵位於天水圍的2段新支線通車，2條新支線共長4.4公里，設有11個新車站。
2003年12月20日，歷時5年建成的西鐵正式啟用。
2004年1月3日，政府重新審查九鐵整體規劃，九鐵宣布會擱置沙中線，而會用“沙田至紅磡線”和東鐵延長過海代替。
2004年10月24日，九廣東鐵尖沙咀支線正式啟用，列車從紅磡站延至尖東站為終點。
2004年12月21日，馬鐵（前稱馬鞍山鐵路）通車。
2005年11月6日，九龍南線正式動工。
2007年7月12日，九廣鐵路公司和捷運有限公司宣布了沙中線的合併方案。
2007年8月15日，歷時3年多建成的落馬洲支線正式通車，落馬洲站及福田口岸正式啟用。
兩鐵合併
九廣鐵路最後一天九龍塘站的營運情況，圖中亞洲電視正在進行現場直播。主條目：兩鐵合併
政府計畫把捷運與九廣鐵路兩組鐵路系統合併。2004年2月24日，政府邀請捷運公司及九廣鐵路公司就合併計畫進行商討，預計6個月內完成磋商，可望於2005/06年度落實兩鐵合併安排。對此，社會各界有不同看法。有人認為合併後可節省行政開支，使票價有下調空間。有人則認為合併會令該系統成為“獨立王國”，造成壟斷局面。
2006年4月11日，香港行政長官曾蔭權公布，行政會議通過兩鐵合併方案，決定將九廣鐵路公司多條鐵路、接駁巴士和物業的經營權轉交捷運公司50年，提供一連串車費減免方案（包括取消轉車閘費及引入“可加可減機制”），並儘早處理沙中線轉車問題及除部份兩鐵轉車站轉車閘機。進一步工作只等待捷運有限公司股東同意，兩鐵合併即會落實。
2007年10月9日，捷運股東特別大會通過兩鐵合併方案，兩鐵將會在2007年12月2日正式合併，宣告九鐵將結束其鐵路營運業務。
2007年12月2日，兩鐵合併生效，九廣鐵路正式結束其長達97年的鐵路服務，並與捷運合併成為港鐵。由香港鐵路有限公司營運。
機車
九廣鐵路工程車克萊德工程（ClydeEngineering）（澳大利亞）G12機車:5部柴油機車（1954-1957，51號於香港鐵路博物館作靜態展示，其餘均已運返澳大利亞）
ClydeEngineering/GM（澳大利亞，1961-1966）G16機車:4部柴油機車
通用汽車（澳大利亞，1974-1977）G26CU柴油機車:3部柴油機車
西門子公司（德國，2003）ER20機車:5部柴油機車
Adtranz-SLMLok2000機車:2部電力機車（1997）
0-4-4T（英國，1924）:2部蒸氣機車2
2這兩台蒸氣機車曾用於沙頭角支線，是九廣鐵路現存唯一採用蒸氣發動的機車，當支線在1928年停開後退役，之後流落海外。購回後陳列在大埔香港鐵路博物館中。
客運列車
主條目：港鐵客運列車
東鐵：
主條目：東鐵線都城嘉慕電動列車和SP1900/1950型電動列車
英國都城嘉慕制列車（1982-1992）：351節車卡（其中348節車卡(29組12卡)於1996年至1999年間接受翻新工程）3
日本近畿車輛制SP1900型電車：96節車卡（8組12卡，2001）
西鐵：
主條目：SP1900/1950型電動列車
日本近畿車輛/川崎重工業制SP1900型電車:154節車卡（22組7卡，2002-2003），九龍南線通車後將增加42節車卡(6組7卡，其中4組全新，2007，另外兩組由馬鐵的4卡調住西鐵，增長為7卡，2004-2007)
未翻新前的都城嘉慕列車，俗稱“黃頭車”，列車於1999年完成全面翻新主條目：SP1900/1950型電動列車
日本近畿車輛制SP1950型電車：原72節車卡，現只有64節車卡。（18組4卡，2003-2004，其中兩組已調住西鐵）
輕鐵：
主條目：輕鐵Comeng輕軌車輛、輕鐵川崎輕軌車輛和輕鐵Goninan輕軌車輛
第1期車輛：澳大利亞Comeng制，原70卡，現只有69卡。（編號1001-1070，1988年通車時一併投入服務）5
第2期車輛：日本川崎重工業制，共30卡，編號1071-1090及1201-1210。編號1201-1210為拖卡，無附設駕駛室。（1992至1993年間投入服務）
第3期車輛：澳大利亞A.Goninan制，共20卡（編號1091-1110，1997至1998年間投入服務）
跨境鐵路（服務來往九龍及廣東的客運直通車）：
日本近畿車輛制Ktt客車：12節車卡(1998年)4
3車組E44(車箱144-244-444)並沒有被翻新
4所有近畿車輛的電車都是從日本購買和製造
5車隊編號1013因交通事故報廢
巴士：
都城嘉慕威曼都城巴士（英國，1987-1989年）101-139已全數退役
都城嘉慕威曼都城巴士（英國，1980年首次登記，1988-1989年）140-159（二手車）已全數退役
豐田Coaster（日本，1988年）160-171已全數退役
利蘭奧林比安11米空調巴士（英國，1990-1991年）201-224（201-205現已退役）
富豪奧林比安11米空調巴士（英國，1997-1998年）225-239
三菱MK117J（日本，1991年）301-311
三菱BM117L（日本，1992年首次登記，1994年加入九鐵）312-317（二手車）已全數退役
三菱MP618NRAGDA（日本，1994年）318已退役
富豪B10M（瑞典，1995年）401-415
丹尼士飛鏢（英國，1995年）501-503
丹尼士三叉戟11.3米（英國，2000年）601-622
丹尼士三叉戟10.6米（英國，1999年首次登記，2004-2005年加入九鐵）701-747（二手車，原屬新巴16XX，但因車輛不足才向新巴購入）
丹尼士三叉戟11.3米（英國，1999年首次登記，2005年加入九鐵）748-753（二手車，原屬新巴14XX，但因車輛不足才向新巴購入）
亞歷山大丹尼士Enviro500Euro4（英國，2008年）801-809
亞歷山大丹尼士Enviro200Dart（英國，尚未投入服務）
合併前計畫
九龍南線：九廣鐵路公司營運的西鐵鐵路延伸之一，全長4.5公里，共3個車站。從西鐵的南昌站開始，向南延伸，中途經過九龍西站，再連線現時東鐵的總站尖東站。延線建成後，西鐵將可由屯門區連線到紅磡，但東鐵則不能進入尖東站。屆時紅磡站會成為東鐵和西鐵的終點站。東鐵將使用紅磡站的1號月台及4號月台，西鐵則使用2號月台及3號月台。工程於2005年第四季開始，預計2009年竣工。
北環線：九廣鐵路公司營運的西鐵鐵路支線之一。在錦上路站，將會興建一條新支線，接駁到東鐵的落馬洲支線落馬洲站。
沙中線（即沙田至中環線）：九廣鐵路公司計畫中的路線之一。計畫中的路線分為三大部份：大圍至鑽石山鐵路線、東九龍線及第四條過海鐵路。整個計畫由沙田區的大圍站開始，穿過大老山到達鑽石山，再沿東九龍線前往啟德新發展區、再駛入馬頭圍，然後進入土瓜灣，再駛進何文田，才到達紅磡，之後駛進西鐵的九龍南線，成為西鐵的一部分。屆時，西鐵將由現時的終點站南昌站經九龍南線伸延至紅磡站，再進入東九龍線，然後進入大圍至鑽石山鐵路，再跟著現時的馬鐵駁進烏溪沙站。而第四條過海鐵路則和東鐵合併，經由第四條過海鐵路到達香港島的會展站，最終以中環南站為終點站。整條沙中線全長17.1公里，將會興建10個車站。建成後，將會是九鐵第一次有載客列車駛到香港島，與捷運作正面競爭。可是，由於兩鐵合併計畫的進行，該線的設計可能有重大改變。
