У радянські часи

• 1922 — приймається нова система управління на транспорті.
• 1925 — Північно-Донецька залізниця реструктуризована, її слобожанська частина увійшла до складу Південних залізниць, інша частина об'єднана частково з Катерининською залізницею та Донецькою кам'яновугільною (Донецька залізниця). Наприкінці 1920-х років до складу Південних залізниць увійшли дільниці Красний Лиман — Основа — Льгов та Харків — Куп'янськ. У такій конфігурації лінії Південних залізниць мали найбільшу у своїй історії протяжність.
• 1930 — заснований Харківський експлуатаційно-тяговий інститут інженерів залізничного транспорту (ХІІТ).

• 1934 — у лютому Південні залізниці поділені на дві самостійні — Південну та Донецьку залізниці. Через укладання рейок важкого типу швидкість вантажних поїздів подвоїлась.
• 1943 — введена в експлуатацію лінія Сараєвка — Старий Оскол. За роки Другої світової війни (1941—1945) шкода, заподіяна Південній магістралі, склала прнад 1 млрд рублів.
• 1948 — відновлено і споруджено близько 250 електростанцій, 78 службово-технічних приміщень, відремонтовано станційні та під'їзні шляхи, створено близько 50 лінійних пунктів ремонту та промиву вагонів, електроосвітлення підключено до 90-та станцій і роз'їздів.
• 1957, 30 липня — на дільниці Харків — Мерефа пройшов перший електровоз.
• 1960 — завершена електрифікація всього головного напрямку Південної залізниці. Загальна довжина ліній, яка переведена на електровозну і тепловозну тягу, перевищила 2500 км.
• 1961 — до локомотивних депо Полтава та Куп'янськ почали надходити тепловози і розпочалася їх експлуатація.
• 1966 — створена лабораторія обчислювальної техніки.
• 1972 — на базі дорожньої лабораторії обчислювальної техніки створений інформаційно-обчислювальний центр дороги.

У Незалежній Україні

• У лютому 1992 року Бєлгородське відділення відчужене від Південної до складу Південно-Східної залізниці Росії (дільниці Клюква — Сараєвка — Бєлгород — Наумівка, Сараєвка — Старий Оскол, Старий Оскол — Валуйки, Бєлгород — Готня, Бєлгород — Нежеголь). Дільниці Пост Північний — Козача Лопань та Вовчанськ — Приколотне Бєлгородського відділення увійшли до складу Харківського та Куп'янського відділень відповідно. Дільниці Козачок — Готня — Свікловічна, гілка Готня — Зінаїдіно Харківського та дільниця Ільок-Пеньковка — Свікловічна Сумського відділення відчужені до складу Бєлгородського відділення. Дільниці Валуйки — Соловей та Валуйки — Вистрел Куп'янського відділення увійшли до складу Бєлгородського відділення. Дільниця 770 км — Старобільськ відійшла до складу Лиманської дирекції Донецької залізниці.
• 1998 року здійснено капітальний ремонт вокзалу станції Харків-Пасажирський.
• 2014 року видано розпорядження, за яким на час проведення антитерористичної операції на сході України Південній залізниці мала бути передана частина майна Донецької залізниці, розташованого на слобожанській території Донецької та Луганської областей, підконтрольних українській владі^[4], але у повній мірі воно так і не було здійснене, хоча Південна залізниця активно допомагала й допомагає досі в приведенні залізничного господарства цього регіону до ладу^[5].
• 1 грудня 2015 року розпочалась господарська діяльність АТ «Укрзалізниця»; державне підприємство «Південна залізниця» втратило статус окремої юридичної особи і продовжило діяльність як регіональна філія «Південна залізниця»^[6].

З 10 березня по 17 березня 2023 року тривало опитування через електронний сервіс «Дія», яке реалізоване Мінцифрою спільно з Міністерством розвитку громад, територій та інфраструктури й Укрзалізниці. Понад 860,4 тисяч українців проголосували за нову назву для Південної залізниці. Опитування відбулося в межах масштабного проєкту Укрзалізниці «Залізна українізація», головною метою якої є дерусифікація українських залізниць та позбавлення всіх радянських та російських назв, символів і написів. Варіант Харківська залізниця обрано 335,6 тисячами користувачами. За варіанти Слобожанська залізниця проголосували 234,7 тисяч користувачів, Східна залізниця — 232,5 тисячі, а Слобідська залізниця — 57,4 тисячі голосів. Ці попередні результати опитування будуть враховані під час перейменування регіональної філії^[7].

Курсько-Харківсько-Азовська залізниця

• О. фон Ган (1869—1874 рр.);
• В. Іванов (1874—1886 рр.);
• Дмитро Дмитрович Неронов (1887—1889 рр.^[8]);
• В. Дворжецький (1889 р.);
• Л. Богданович (1890 р.);
• А. Ізмайлов (1890—1891 рр.);
• Н. Васильєв (1891—1895 рр.).

Харківсько-Миколаївська залізниця

• Володимир Миколайович Печковський (1870—1889 рр.);
• Микола Степанович Островський (1890—1898 рр.);
• Шмідт Федір Іванович (1898—1901 рр.);
• Федір Олексійович Галицинський (1901—1902 рр.);
• Володимир Миколайович Волков (1902—1906 рр.);
• Віктор Олександрович Розанов (1906 р.).

Курсько-Харківсько-Севастопольська залізниця

• Микола Амандович фон Ренкуль (1896—1901 рр.);
• А. Крігер (1901—1905 рр.);
• Шмідт Федір Іванович (1906—1907 рр.).

Південні залізниці

• Шмідт Федір Іванович (1907 р.);
• Розанов Віктор Олександрович (1907—1908 рр.);
• Івановський Іпполіт Костянтинович (1909—1910 рр.);
• Стульгинський Владислав Гнатович (1910—1913 рр.);
• Воскресенський Борис Дмитрович (1913—1916 рр.);
• Язиков Борис Миколайович (1916—1917 рр.);
• Іванов Олексій Миколайович (комісар 1920 р.);
• Судьїн Сергій Корнилович (комісар серпень—грудень 1920 р. ?);
• Главацький Олександр Олександрович (1920—1921 рр. Південне управління НШС);
• Науман В. (1921—1922 рр.);
• Іванов А. (1923—1926 рр.);
• Миронов Микола Іванович (1925?—1926? рр.);
• Чорний (Паніашвілі) Віктор Миколайович (1927?—1928 рр.);
• Бандура Петро Арсентійович (1928—1930 рр.);
• Лівшиць Яків Абрамович (1931—1933 рр.);
• Левченко Микола Іванович (1933—лютий 1934 р.).

Південна залізниця

• Зорін Олексій Михайлович (1934 р.);
• Шушков Петро Сергійович (1935—1937 рр.);
• Малій Іларіон Васильович (1937—1938 рр.);
• Кутафін Семен Васильович (1938—1944 рр.);
• Даниленко Костянтин Іванович (1944—1945 рр.);
• Дмитрюк Петро Андрійович (1945—1954 рр.);
• Кожухар Костянтин Герасимович (1954—1959 рр.);
• Головченко Григорій Іванович (1959—1972 рр.);
• Конарєв Микола Семенович (1972—1976 рр.);
• Шутов Олексій Йосипович (1976—1983 рр.);
• Пучко Олександр Олександрович (1983—1995 рр.);
• Крючков Олег Митрофанович (1995—1997 рр.);
• Несвіт Василь Андрійович (1997—2000 рр.);
• Остапчук Віктор Миколайович (05.2000—06.2005; 12.2005—11.2012 рр.);
• Бойко Григорій Анатолійович (06.2005—12.2005 р.);
• Філатов Олександр Валентинович (11.2012—06.2014 рр.);
• Уманець Микола Григорович (з 06.2014 р.)

Електрифікація за десятиріччями

Нереалізовані проєкти

Планувалося електрифікувати дільниці:

• 2013 — Красноград — Новомосковськ-Дніпровський (98 км) — для впровадження швидкісного руху на напрямку Київ — Дніпро.
• 2015 — Ворожба — Суми (64 км).
• 2016 — Суми — Люботин (161 км)^[18].
• У 2022 році планувалось розпочати електрифікацію 1 черги Ворожба - Суми, але цим планам завадила повномасштабна війна.