خط راهآهن گرمسار۸–مشهد بهعنوان بخشی از پروژه بزرگ راهآهن سراسری شرق کشور، در ۲۴ اسفند ۱۳۱۶ با برگزاری تشریفات رسمی، وارد مرحله زیرسازی و ریلگذاری شد. این پروژه همزمان با پیشرفت عملیات تا محدوده شاهرود و تکمیل حدود ۳۱۵ کیلومتر از مسیر، بهدلیل اشغال ایران توسط متفقین در جریان جنگ جهانی دوم، نیمهتمام ماند و اجرای آن متوقف شد.
بر اساس اسناد و تحقیقات منتشرشده در «تاریخچه راهآهن تهران–مشهد»، روند اجرای این خط ریلی پس از وقفهای طولانی، در سال ۱۳۳۳ خورشیدی از سر گرفته شد. در این مرحله، با پشتیبانی سازمان برنامه ساختمان، حدود ۱۰۰ هزار تن ریل، تراورس و تجهیزات مورد نیاز برای مسیر شاهرود–مشهد بهعنوان ادامه خط تهران–شاهرود تأمین شد تا عملیات تکمیل خط ۹۲۶ کیلومتری تهران–مشهد وارد مرحله نهایی شود.
نتایج این تحقیق نشان میدهد که خط راهآهن تهران–مشهد در آذرماه سال ۱۳۳۴ به شهرستان جوین رسید و سپس در مردادماه ۱۳۳۵ به نیشابور متصل شد. سرانجام در دیماه ۱۳۳۵، این خط ریلی به مشهد مقدس رسید و برای نخستین بار صدای حرکت لکوموتیو در این شهر طنینانداز شد؛ رویدادی که تحقق آرزوی چندینساله مردم مشهد برای اتصال ریلی به پایتخت را رقم زد.

