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台湾铁道史，又称台湾铁路史，可以追溯至台湾清治时期晚期，一般以清朝台湾首任巡抚刘铭传于1887年成立全台铁路商务总局铺设台湾铁路为开始[1]:27，但在1877年时基隆八斗子煤矿铺设了轻便铁道运送煤矿，为台湾的第一段铁路[2]:69[3]:22，一般客货运铁路仍以刘铭传所倡建的铁路最早。清朝官铁开通的路段为基隆经台北到新竹，由于设备简陋，没有办法行驶大型蒸汽机关车，且多处轨道在清军撤退及日军登陆的过程中遭到破坏，因此修缮的工程“几乎跟重新盖一条铁路没两样”[4]，目前台湾铁路体系的形成主要是奠基于日治时期[3]:4。
 台湾历史、台湾历史年表 | |||||||||||
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| 史前时期 | |||||||||||
| 荷治 1624－1662 |
西治1626－1642 | 原住民政权及部落～1933 | |||||||||
| 明郑时期 1661－1683 |
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| 清治时期 1683－1895 |
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| 日治时期 1895－1945 |
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| 战后时期 1945 迄今 | |||||||||||
| 其他台湾系列 | |||||||||||
 台湾主题首页
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日治时期除了官营铁路[注 1]外，尚有各地的轻便铁路[注 2][3]:4。日治时期台湾与大日本帝国的其他地方逐渐形成陆海空的交通联运网，而且铁道部还出版旅游书《台湾铁道纪要》、《台湾铁道旅行案内》宣传台湾的风景名胜和推广铁道旅游[7]:66、67。但是由于铁道部各项计划的预算经常遭到台湾总督府财务局及日本帝国议会删减，常无法照计划实行并达到预定效果，导致铁路在“速成延长主义”下基础建设不足，日后保养与改良亦难以确实。在1936年纵贯线轨条有六成为使用了二、三十年的老旧轨条，对列车行驶与安全都造成了影响[8]:137、138。在中日战争爆发的前夕（1937年左右），台湾官铁在线路品质上已逊于日本国铁、南满州铁道、朝鲜铁道[注 3][9]。
进入战后时期后，由于年久失修与战争的破坏，故刚开始着重于铁路的修复，后来才开始兴筑新的铁路线路，如台铁的北回线、南回线与台糖的玉左线、南北平行预备线等。然而另一方面随着公路交通的发展与产业的变迁，台湾的铁路运输逐渐衰退，尤以各地的产业铁路为最──例如糖业铁路在1982年停办客运，货运功能在2010年代仅剩虎尾糖厂马公厝线仍在运作。而从1980年代开始，台北捷运、高雄捷运、台湾高铁与高雄轻轨的筹建使得台湾的铁路体系又进入另一个阶段。
台湾目前可知最早兴建的铁道是建于光绪二年（1876年）的基隆八斗子，为了运送[注 4]所产的煤矿而兴建的轻便铁道，这条轻便铁道的设计者摩利臣（Gabriel James Morrison）[注 5]于光绪二年（1876年3月）来到基隆，规划从矿场通到港口的线路[2]:68。光绪二年年底正在台驻守的福建巡抚丁日昌[注 6]于十一月十八日（1877年1月2日）从台湾府（今台南）北上基隆视察煤矿，其中亦有包含这条轻便铁道[注 7]，但这条轻便铁道刚开始使用的动力是兽力而非蒸汽机车[2]:68，不过光绪三年二月初一（1877年3月15日）的《申报·福州琐闻》报导仍提到这条铁路运煤“车行甚速，似可不假人力；观者每日总有数百人”[10][3]:22。后来在刘铭传兴建台湾铁路后（1888年），这条铁路也引进了蒸汽机车（德国霍恩索伦机车厂制造，出厂序号447）[2]:68。
而除了这条铁路外，福建巡抚丁日昌亦在光绪三年（1877年）上〈筹办台湾轮路奏〉[注 8]，计划铺设从台湾府城安平（今台南市安平区）到打狗旗后一带（今高雄市南鼓山、旗津区一带）的铁路以利于运送兵饷，为此并将被拆除的吴淞铁路铁轨等材料自上海搬来台湾，并向板桥林家的林维源、林维让劝捐了50万银元（36万两），但这项计划最后仍因经费不足、吴淞铁路铁轨长度不够用又无法补足等问题而停摆，而板桥林家的捐款后来被挪去河南赈灾[7]:15[2]:66、68[3]:22[10]，吴淞铁路的铁轨则摆在安平港因露天堆置而表面生出锈色，直到光绪九年九月（1883年10月）才由招商局日新轮搬回上海，后由普济轮载到天津，之后可能送到旅顺作为建港工程列车所用的铁道[2]:37、38[11]:3。
在丁日昌之后，台湾首任巡抚刘铭传于光绪十三年三月廿日（1887年4月13日）上呈〈拟修铁路创办商务折〉，再次提出在台兴建铁路的请求，而在清朝政府于该年四月廿八日（1887年5月20日）允许后，刘铭传遂在台设立“商务局”[注 10]兴筑铁路[2]:70[10]。而对于丁日昌时期的经费不足问题，刘铭传则试着仿照开平铁路采用“官督商办”的模式来解决[2]:72，而在刘铭传的〈台湾铁路商务奏〉之前，上海《申报》在光绪十二年四月十六日（1886年5月19日）便已报导台湾有兴建铁路的打算，而前驻台英国领事施本思则表示愿代中国办理此事，而美国旗昌洋行亦有意争取此一工程，最后基隆到台北路段是由上海德商泰来洋行与山打士两家承办[13]:79、80[2]:76。但实际上由于经费募集问题，除了火车客车向英德二国订购，并由商务局兴建铁桥外，土地是由政府征收取得，工程则由兵工负责修造，车站与车库等设备也是由政府兴建，后来因“商办”已不可行，最终还是回归到“官督官办”[2]:72。
据当时的美国记者礼密臣[注 11]（James W. Davidson）报导，铁路工程在1887年3月动工，为平息议论，刘铭传亲自陪德籍工程师贝克（Becker）进行路基测量，并将机器局设于大稻埕（今台北市大同区），筑路工程亦由此开始[13]:80。光绪十三年五月廿一日（1887年7月11日）《申报》报导负责铁路工程的兵工来自铭字右军左营、中营与昌字营等每日各出一半的兵力从基隆开工（狮球岭隧道工程），由于预定线路经过坟场，且有许多坟墓在官府告示后未有人前来迁葬，而兵工挖出的骨骸就弃置路旁[2]:80[13]:80。而在北基段铁路施工的同时，也开始进行往新竹方向的铁路路基调查，而光绪十四年（1888年）年初的路基探勘已经南至葫芦墩一带（今台中市丰原区），其探勘线路大约是从凤山崎（今新竹县新丰乡）至新竹县城（今新竹市），再南至苗栗县城（今苗栗县苗栗市），经三叉河（今苗栗县三义乡）、大甲（今台中市大甲区）、葫芦墩，然后计划让铁路通过原规划的台湾省城[13]:82。另外光绪十三年年底到十四年，有不少铁条等工程材料自英国运到基隆与淡水[注 12]。
光绪十四年七月十八日（1888年8月25日），腾云号与御风号[注 13]开始在已完工的大稻埕到锡口（今台北市松山区）路段试运行，吸引民众围观，为维持秩序官府还派出了兵勇[2]:88[13]:88。而在十一月十六日（12月18日）时，公布了〈台湾铁路章程〉，此日也是台北到锡口路段正式运营的日子[13]:95。后来线路逐渐延伸，途经南港、水返脚（今新北市汐止区），光绪十五年（1889年）已到五堵、六堵一带，而四月初一（1889年4月30日）时，营业路段也延伸到了水返脚[2]:91。而在此同时北基段最为艰钜的狮球岭隧道工程仍在进行，自光绪十三年动工后兵工的因中暑与疾病致死的死亡率高达六、七成[2]:83，连带兵的记名提督刘朝干也在光绪十四年病逝，由窦雨村接手[13]:99。而为了确实监工，据《申报》（1889年5月24日）报导窦雨村在狮球岭上搭草屋居住，除每日实地查看外，也会奖赏酒食给勤劳者，此外当时三营1500人的兵力，一半用于开凿隧道，另一半则是在兴筑狮球岭炮台[13]:98。到了光绪十五年（1890年），狮球岭隧道终于凿通，据上海《申报》的〈山洞已开〉报导（1890年5月20日），该隧道计“长可百余丈，高三丈，阔两丈有奇”[13]:102。而关于狮球岭隧道，由于南口与北口的高度有落差，导致在近北口处形成“洞中有洞”的现象，而据礼密臣的报导，他认为这是指挥官不肯听从工程师的意见所致，且令铁路的品质降低[7]:20、21，不过该报导中将落差写成14英尺（约4.27米），但实际上只有1米半多[2]:95。北基段工程之后继续进行，光绪十七年十月（1891年11月）时完工[3]:24[15]:15，而后第二任台湾巡抚邵友濂于该年上任时即是在基隆上岸，于十月廿一日（1891年11月22日）黎明时搭头等火车前往台北，九点三刻时到[13]:107。
另一方面，自台北往南的铁路路段[注 14]也在进行，光绪十五年八月（1889年7月）横跨淡水河东西岸的淡水河桥[注 15]完工，全长约465米，是全线中最长的铁道桥[2]:102，而该路段中较为艰难的自海山口（今新北市新庄区）经塔寮坑（今回龙）、龟仑岭到桃仔园（今桃园市桃园区）路段大致沿着官道修筑，由定海右营负责施工，约在光绪十七年十月底（1891年11月底）完工，之后先行通车[13]:109。光绪十八年六月（1892年7月），铁路已从桃仔园延伸到今天的中坜与杨梅，并随即通车使用[2]:107。而在凤山溪铁桥完工（1893年6月），铁路延伸到新竹县城外（1893年7月）后，台湾铁路的营业路段在光绪十九年十一月（1893年10月）延伸到新竹[2]:109。但是由于经费问题，邵友濂在光绪二十年正月（1894年3月）上奏，铁路只铺设至新竹为止[2]:110，而早在邵友濂上任之前，上海《申报》（1891年9月4日）便已报导因为经费问题，台湾铁路的中路及南路路段都暂缓办理[13]:119。不过在铁路停工时，新竹到香山的铁路路基已经建成，日治时期才铺上铁轨使用[2]:110。
而对于这条台湾最早的客、货运铁路，当时的清朝文人如抵台协助修志的蒋师辙[注 16]与彰化仕绅吴德功[注 17]皆有不错的评价，认为相当地快速[7]:18，但美籍记者礼密臣则撰文抱怨有些人只买了二等票却跑到他搭乘的头等车厢，而且车内环境十分混杂，还有人带一堆小鸡、小猪以及许多蔬菜猪肉与各种包裹上车，而且车子在走了几英里后就摇摇晃晃的，车速加快后更为夸张，另外车上的管理员要求验票时有不少人没有票，不是想在车上补票便是根本不想付，对于那些不付钱的人，管理员便拿走他们的物品抵押，此外礼密臣并写说在货运方面各车站报价不一，商人便会挑选附近几个车站之中报价最低的车站托运货物，并认为台湾铁路的问题，若不要外国人的帮助绝不会有太大的改善[7]:23、24。
而在日人接收台湾铁路之后，对于台湾铁路多所诟病且有戏谑之词，但是担任过台湾总督府铁道部长的新元鹿之助则认为，台湾铁路是在可能范围内尽可能地避免开挖隧道，并在狮球岭与龟仑岭等险要处，沿着天然地形巧妙迂回铺设。虽然一般人乘坐时会被线路倾斜、弯曲的程度吓到，但以技师的角度来看，该条线路是在运用地质学知识后避开有崩坏之虞者，于地质坚硬处勇往直前而建成，至于列车摇晃颠簸与出轨问题，则是铁路完工后未能给予适当保养，和台湾北部多雨的气候造成的损伤所致[7]:27、28。
1895年4月17日马关条约签订后，台湾被大清帝国割让给大日本帝国。台湾本岛上成立台湾民主国抵抗日方的接收，双方爆发乙未战争。在乙未战争初期，台湾铁路被用来运送兵员至基隆与日军交战，据礼密臣的报导6月初时基隆火车码头[注 18]里挤满许多逃难的民众，士兵一下车民众便挤上车逃到台北去，而当时基隆内外约有一万两千人的士兵，而在狮球岭炮台于6月4日失守后，基隆的铁道设施也随之由日军接掌，然而当时基隆只剩下三辆客车与几辆货车，没有机车可用[16][13]:275。
台湾首任总督桦山资纪在基隆上岸后，命令技师小山保政调查台湾铁路的状况，6月7日日军进入台北府城后，小山技师在台北火车码头里找到三台机车，但仅一台能修复使用，于在6月9日试运行后，隔天正式恢复台北与基隆间的铁路交通[3]:35[2]:54[7]:25。此外也成立初期掌管铁路事务的台湾铁道线区司令部（隶属总督府陆军局工兵部）与铁道课（隶属总督府民政局递信部）。而台北基隆之间的铁路虽然恢复通车，但是由于轨道与列车的状况不佳，最初每天只能开一班往返列车，无法负担日军的需求，在一次超载货物的事件中，机车无法负荷还得要工人协助推车才能继续前进，日人遂称台湾铁路是“后押火车”与“肺病火车”[3]:35[7]:25。当桦山资纪在6月14日下午搭车前往台北时，列车还曾出轨两次，耗了七个小时才抵达目的地[3]:35[7]:26。
台北到新竹的铁路路段在日后也逐渐为日军所控制，而相对于电报线的破坏程度，铁路设施尚属完整[2]:285，日军于6月22日占领新竹县城后，先修复新竹到大湖口的路段，于6月28日重新运行用来搬运粮食[2]:286。另外小山保政技师在6月29日时曾坐火车从台北前往新竹，此行除为了修缮线路外（该列车上载运修缮材料），也顺便测试铁路的运作状况，而后台湾铁路在7月10日全线恢复运作，但在7月期间仍有抗日民军袭击铁路设施，为此日军在水返脚、海山口、桃仔园、中坜、大湖口等停车场[注 19]设司令部并驻兵[2]:287、290、293。
8月时桦山资纪向日军大本营要求编制临时台湾铁道队管辖台湾的铁路，该队由日本留守第四师团编成，内部分成本部、铁道班、轻便铁道班[2]:295。铁道队队长山根武亮于9月17日抵台后，台湾铁道线区司令部于24日废除，而台湾铁路此后直到明治三十年（1897年）3月交给“台湾总督府民政局通信部临时铁道挂”前处于铁道队的管理下，性质上属于军事铁道[2]:295[17]，原先仅专供军事运输，1896年7月7日起才在不妨碍军事用途的前提下有限度的允许民间利用[11]:4。
而铁道队除了管理清朝留下的铁路外，也开始往南铺设台车轨道（轨道来自甲午战争后日军已用不到的军事铁道），首先完成的是新竹到彰化段，之后逐渐往南部延伸[2]:295[18]，而1895年年底时已经完成台南到打狗的路段，1898年2月时新竹到打狗的台车轨道已经完成[5]:22。这条台车轨道（台湾陆军补给厂轻便铁道）大致上是沿着日本陆军整修过的清朝官道修建，而因为这条清朝官道由日本陆军经手过，又称“陆军路”，随着战事逐渐减少及民间的需求，也在军事用途之外开放民众搭乘及接受托运货物，直到台湾总督府决定修筑新的纵贯线铁道[18]。后来这条“陆军路”变回道路，即后来的纵贯路、省道台一线前身[18]。
早在清朝的台湾铁路脱离军事管理之前，首任台湾总督桦山资纪便直陈，为了镇压抗日势力、奠定统治台湾的基础，必须尽快兴建一条正式连接台湾南北的纵贯线铁路，并将此列为治台两大要务之一。而后，在明治廿九年（1896年）2月，日本政府同意以军费支出7万7千3百多圆进行铁路线路调查[7]:30[3]:37。调查之初先决定纵贯线要走“山线”还是“海线”，由于“海线”会经过许多河川出海口，工程难度较高，且远离物产产出的山区，而总督府参谋又基于军事考量认为若走海线敌军一上岸便可迅速控制铁路交通，遂决定采用“山线”[7]:31[3]:37。而调查队在该年4月12日从台北出发后，分组调查新竹苗栗段、苗栗台中段、台中嘉义段与嘉义打狗段，于6月30日提出报告，初步据估需要1千8百多万圆，而为了缩减经费，总督府试图用无偿手段取得土地、铁道桥使用临时性桥梁、车站等设施也是用临时性建筑，车辆也是视日后状况再行补足，勉强将预估经费压缩到1千5百多万圆，但仍相当庞大，故总督府开始倾向铁路民营化，由民间来兴建经营铁路[7]:31[3]:37[19]。
在明治廿八年（1895年）12月14日时，台湾工业会成员真中忠直、小野金六等人便计划提出铺设台湾西部铁道的申请，但后来疑作罢，后来的史料中未见该申请案的详细说明[20]:106。隔年（1896年）4月时，便有渡边甚吉等人计划成立台湾铁道会社，预估将耗资8百万圆兴建新竹香山到打狗的铁道，并希望总督府能将清朝台湾铁路无偿拨给运营，但因为总督府认为该会社之计划书过于草率，可能并未经过妥善评估，有投机性，遂不通过其申请案[7]:31[3]:38。后来又有一个规模更大的台湾铁道会社开始组成，参与的日本政商人士高达266人，预定发行30万股，资本额1500万圆，而台湾总督府则在该年10月27日通过其申请，并提供一连串的优惠措施，除无偿转让清朝的台湾铁路外，还无偿转让或借用将来线路可能通过的官有地[7]:31[3]:38、39。而该会社实际开始募资时，得到的股份还高达70多万股，远超出原先预想，而后该会社得到总督府技师的支援，开始更为精密地探勘线路，然而到了明治卅一年（1898年）1月开始要向股东收取缴纳保证金时，日本发生经济萧条，只有收到7万股的部分，而后勉强增加到15万股，但最后仍由于资金不足无法开工，于是在后藤新平等人主导下，总督府决定还是由官方兴建纵贯线[7]:31、32[3]:39。
而在此一时期，日方开始针对北基段铁路进行改良，而由于日方认为清朝的狮球岭隧道一带坡度太大，遂更改线路，并于明治廿九年（1896年）5月开挖竹仔藔隧道[7]:36[3]:22。该工程由陆军临时台湾铁道队队长山根武亮担任监督，实际工程则交由有马组与大仓组分别从南北两端开挖，于明治卅一年（1898年）2月2日完工，2月13日于隧道北口举行开通仪式[15]:199，另外虽然当时只铺了单线铁道，但该隧道预留了铺设另一线路的空间[7]:22[3]:36。而除了竹仔藔隧道工程外，北基段改良工程还包括线路的截弯取直[13]:171、樟树湾隧道（今南港隧道）工程[13]:177、五堵－百福路段改线（该路段的改线工程一度中断，1899年才重新动工并完成[注 20]）等工程。而由于铁道队的改良工程，明治廿九年（1896年）12月时台北基隆段可每日往返两班，竹仔藔隧道完工后在明治卅二年（1899）已可每日往返四班[3]:37。
而除了纵贯线的兴建外，由于日方还希望能建立全台铁路网，铁道队遂在明治卅年（1897年）计划进行五条线路的探勘，第一条南部线（恒春－凤山－卑南）在1月10日从台北出发探勘，从基隆搭船到屏东车城后照计划完成后成员北上到花莲搭船，再从苏澳走陆路访查宜兰，之后再从基隆回台北，顺道完成第五条北部线（宜兰－苏澳－花莲港[7]:42）的部分探勘任务[3]:37。第二条中央线（林圯埔－台东东拔仔庄）也顺利完成探勘，但这条穿过中央山脉的线路很显然在技术上不可行，之后第三条线路（埔里－花莲港）在1月29日自埔里开始探勘，但不久14名探勘队成员便遭到原住民攻击全数罹难，导致第四（新店－花莲港）、五条线路的探勘计划因需要经过原住民居住地区，且太鲁阁一带动荡不安而宣告放弃进行[3]:37、38[7]:42。
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台湾总督府计划运用民间资金兴建纵贯线的计划宣告失败后，后藤新平在明治卅二年（1899年）3月向日本帝国议会提出〈台湾事业公债法〉，预计在二十年内募资6千万元的公债来作为台湾总督府在台建设的资金，其中3千万圆为铁路修筑费用，之后该预算被帝国议会砍为以十年募集3千5百万圆，铁路费用则被删减了120万圆[7]:31、32[3]:39[21]:87。在此同时，台湾总督府也在该年3月30日成立“临时台湾铁道敷设部”来负责兴建纵贯线，台湾铁道会社见此，遂建议总督府收购该会社之股份与设备，之后在同年10月25日宣告解散[15]:254。而临时台湾铁道敷设部在该年11月与民政局的临时铁道挂合并，正式成立铁道部[7]:33[3]:39。
纵贯线的线路大致上是依照早期探勘的“山线”铺设，但有部分路段因时空背景因素而有所更动[注 21][7]:34，工程则从北部与南部分头进行。而由于当时台湾各港口的状况无法符合日方的需求，导致材料的输入相当困难，大船只能停在外海，由小船接运，海象恶劣时除了小船无法出航外，大船也无法停泊只能开回出发地[7]:35。而即使材料运上岸了，也因为当时台湾的道路状况相当原始，所以只要情况允许铁道部便会尽可能修建铁路（轻便铁道）来搬运材料，而淡水线（北淡线）即是当年的材料搬运线之一[7]:36。淡水线在明治卅四年（1901年）8月25日完工开业，但到了该年10月25日才与台北－桃园段的改良线[注 22]一同举办“开通式”[22]:31。台北新竹段由于淡水溪桥在1897年、1898年8月都被冲断过，与龟仑岭一带的高坡度，而使得铁路线路改为经过艋舺、枋桥街（今新北市板桥区）的现行线路到桃仔园[13]:206，而由于凤山溪一带的铁、木桥在明治卅一年（1898年）8月也被冲断，所以直到明治卅五年（1902年）2月1日将铁道桥修好前，南下的火车只到凤山崎新设的“新车”车站，之后再坐船过河前往新竹，而在这段时间新车到新竹的铁路曾铺设轻便铁道应急，铁道桥修好之后，铁路运营路段在该年8月从新竹延伸到中港溪附近，于8月10日新设香山、中港（今竹南车站）二站[13]:244、255[2]:111。而后纵贯线继续向南延伸，明治卅六年（1903年）5月25日完成中港苗栗段，隔年（1904年）推进至三叉河（今苗栗县三义乡）[3]:39。
至于纵贯线南段则从明治卅二年（1899年）11月自打狗（今高雄鼓山区南部）往北铺设[3]:39，隔年（1900年）11月29日打狗台南段开始运营，再隔年（1901年）5月15日营业路段沿伸至今善化车站[23]:333、334[24]。而到了明治卅七年（1904年）时南段线路已经延伸到了彰化，同时北段也到了三叉河，只剩下最后难度最高的中部路段，该路段之所以困难主要是因为三叉河到葫芦墩之间需要渡过大安溪与大甲溪，且需开凿许多隧道穿越山区[7]:37[3]:40[注 23]。
而在纵贯线最后的中部路段施工时，适逢日俄战争爆发（1904年2月8日），由于俄罗斯太平洋舰队遭到重创，沙皇尼古拉二世遂命波罗的海舰队到东亚支援，因其航线会经过台湾的关系，日本方面遂在基于国防需求下动用临时军事费兴筑伯公坑到葫芦墩的轻便铁道（又在此之前已有伯公坑到三叉河的轻便铁道），该线路于明治卅九年（1906年）完工后，除了军事用途外，也用来搬运建材与兼营客运，此外该线路为了在大安溪南岸爬上后里台地，还设计了圆弧型匝道，为其特色[7]:37。而在明治四十一年（1908年）3月，九号隧道完工后，纵贯线全线在该年4月20日完工通车[7]:37、38。
纵贯线的工程原本预定要耗费十年，但结果提早一年完工，耗用经费也比预估的少[注 24]，遂将经费投入基隆车站的改建与台湾铁道饭店的兴建[7]:38，此外由于纵贯线未经过南部要地凤山厅行政中心凤山街，遂兴建打狗（今高雄港车站）到九曲堂的“凤山支线”（工程期间为1907年4月到9月），该支线后来延伸成屏东线[8]:36[1]:41。而纵贯线的兴建，基本上是奉行“速成延长主义”，尽可能地要让铁道早日通车[21]:70，故施工上要求越快越好，经费也是能省便省，故忽略了不少实际运营上可能会面临的小问题，车站等设施也都因陋就简[注 25][7]:40。而也就由于“速成延长主义”的因陋就简，使得台湾总督府铁道在一开始便埋下日后变得体质不良、品质低下的远因[8]:314[3]:50。
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纵贯线的完工对台湾总督府来说是一项值得夸耀的重大政绩，早在全通典礼（全通式）之前便已展开庆祝活动，如自5月份从基隆一直开到九曲堂的“汽车博览会”（日文的“汽车”指蒸汽机车），是由一部由15节作为展览场的车厢所组成的列车，而除了展示铁路与相关设备外，列车上也有展售日本本土商品与台湾各地土产，而除了吸引一般百姓参观外，为加强宣传效果，总督府还招待山区的原住民组队前来参观，最后整个博览会一直到6月才结束[7]:38。而为了10月的典礼，台湾总督府成立了“全通式委员会”，由铁道部长长谷川谨介担任委员长，发出了将近两千张的邀请函给日本国内外的政商民流，并整建典礼所在地台中公园[7]:39。10月22日日本皇族与大臣搭船抵达基隆后，搭乘火车前往台北，入住铁道饭店[7]:39。而在这些达官显要之中，地位最为崇高者是闲院宫载仁亲王，为乙未战争时死于台湾的北白川宫能久亲王之弟[3]:45。他们在10月24日7:00时由台北出发搭专用列车南下，于12:00时抵达台中，前往台中公园参加典礼，典礼上除了有亲王、总督及各个达官显要的致辞外，还有各种表演，晚上时还有施放烟火[7]:39、40[3]:47。而纵贯线完工之后，使得台湾南北之间的运输更加便利，促进沿途城镇的发展，但也使得台湾西部沿海各港除了基隆、打狗之外，由于运输功能被铁道取代而衰退[注 26][3]:48。在此同时台湾各地的产业也因为纵贯线的缘故开始大幅发展，如基隆的煤矿、苗栗的樟脑、中部稻米、与各制糖会社的蔗糖，台湾各地的物产经由纵贯线快速地输送，大多经由基隆、打狗二港输出[7]:52。而在纵贯线完工的隔年（1909年），台湾总督府也开始在台湾东部兴筑台东线[7]:43。
台东线的兴筑计划可以追溯到明治卅年（1897年）的临时铁道队探勘行动，但是当时并不看好，因为当时的台东与花莲都没有良好的港湾，大船无法直接入港，铁路即使筑成也只能提供花东纵谷内的运输服务，但由于总督府想先着手进行的“东西连络线”[注 27]难度较高，所以最后台湾总督府计划的环岛铁路仍是先进行台东线工程[7]:43。而在纵贯线兴建时，两任铁道部长后藤新平与长谷川谨介也分别在明治卅八年（1905年）与明治四十年（1907年）提出台湾东部线的探勘、建筑计划，台湾总督佐久间左马太在明治四十年（1907年）到东部巡视后，也认为在东部兴筑铁路有必要性，隔年经帝国议会同意后，打算以七个年度、425万7千圆的预算执行花莲港到璞石阁（今花莲玉里镇）的铁路铺设工程[8]:14、15。明治四十二年（1909年），成立了铁道部花莲出张所，开始兴筑台东线[8]:15。为了兴筑铁路，当局该年（1909年）4月进行了两条线路的探勘，第一条是从花莲港直接贯穿薄薄社到木瓜溪，第二条是从花莲港迂回薄薄社与豆兰社之间到木瓜溪，后来因为第一条线虽然较短但土质不佳，第二条线则坡度较缓，遂采后者，而后线路探勘持续进行，到10月时才完成到璞石阁的线路初步调查[8]:16、17。隔年（1910年）2月1日，台东线第一期工程自花莲港开始动工，全线分成六个工作区[注 28]，预定在大正六年（1917年）完工，而由于铁道部认为依台湾东部的发展情况，铁路还不需要与纵贯线达到相同规格，故使用的是762mm的轨距，但由于是环岛铁路的一环，所以隧道等设施仍是配合1067mm轨距建造，待东部发展之后再更换轨距[8]:19。而由于台东线沿途的地质问题与物资、劳力的缺乏，以及环境卫生问题，使得台东线的建设过程不甚顺利[7]:44。而在第一期工程进行时，铁道部已经着手进行第二期工程的线路调查，帝国议会通过2万3804圆的调查费用预算后，调查队于大正三年（1914年）9月9日自卑南街（今台东市）出发，而由于担心遭到原住民的攻击，调查队每到一处便得请求当地官厅的保护，其调查线路大致是自卑南街开始，经马兰社、卑南社，过北丝阄溪（今鹿野溪），再经鹿寮社、新七脚川、万人埔、秀姑峦溪、清水溪，而后抵达璞石阁，整个调查任务在大正五年（1916年）2月16日完成[8]:18。原本铁道部打算在第一期工程完工后便立刻进行第二期工程，但由于铁道部此时更急于进行宜兰线与枋寮线（今屏东线）的建设，加上台东制糖株式会社打算铺设台东到新开园（今池上乡）的糖铁，遂暂停台东线工程，大正八年（1919年）年底时，台东制糖完成台东到里垄（今关山镇）的糖铁，里垄到璞石阁则使用手押轨道连接[8]:25。
大正五年（1916年）铁道部开始提出兴建宜兰线与枋寮线的计划，然而当台湾总督府要向帝国议会提出计划案时，第38届议会却解散了（1917年1月25日解散），次届议会时才获通过[8]:28。宜兰线的构想其实包括在长谷川谨介的“台湾东部线”计划中，但当时帝国议会只通过台东线部分的计划[8]:29，后来在台东线工程进行中时，铁道部在大正三年（1914年）7月重新调查线路，并在大正五年（1916年）向总督府提出八堵到瑞芳的计划（预算175万圆，工期三年），未被采纳后重新提出八堵到苏澳的计划案（预算968万4千圆，工期7年），后考虑财政问题将预算减为707万3878圆，工期五年[8]:30；在此同时已经延伸至屏东的原凤山支线延长案（阿缑至枋寮）也开始提出，原本的计划（预算260万圆，工期四年）被否决后，改为预算222万6122圆，工期五年[8]:39。
在宜兰线的部分，计划案经帝国议会通过后，铁道部遂于大正六年（1917年）在宜兰与瑞芳设置建设事务所，从10月1日开始进行南段（苏澳－宜兰）与北段（八堵－猴硐）的工程，但不久便碰到暴风雨阻碍工程[8]:30。暴风雨后工程顺利进行，于大正八年（1919年）3月完成南段工程，之后开始进行宜兰到头围的路段工程，11月时线路已延伸到礁溪；北段进度则较慢，同年4月才完工，5月时延伸到瑞芳[8]:32。然而由于第一次世界大战（1914年－1918年）导致的物价、工资上涨，1919年度已经提前动用1921年度的预算，大正九年（1920年）完成礁溪头围段（4月）与头围大里段（10月），预算已经几乎消耗殆尽，为此虽然提出追加预算与延长工期的计划，却被总督府以财政问题否决，只能用残存的预算进行猴硐三貂岭路段与草岭隧道工程[8]:32。而后重新提出计划案将整个工程预算改为1254万4546圆，工期改为八年（1917年－1924年）[8]:32，该案通过后使得预算问题得以解决[7]:48。之后宜兰线工程持续进行，终于在大正十三年（1924年）10月草岭隧道通车后宣布完工，使得兰阳地区的物资可运用铁路快速地送到基隆港与台北[8]:33[7]:48。然而宜兰线的品质在一定程度上受到节省经费的影响，如八堵到猴硐路段因为要运送煤矿，使用与纵贯线相同的轨条（重60磅），但猴硐到苏澳使用的是重40磅的轨条，使得该路段只能行驶30吨以下的机关车，而由于台东线与宜兰线的轨距不同，所以日后要建立环岛铁路也会有轨距不合的问题[8]:35。
而在枋寮线方面，由于其前身凤山支线在大正元年（1912年）10月便开始延伸到阿缑（工程预算2300万圆，工期三年，另外其中1302万都花在下淡水溪铁桥的建设上）[8]:36，所以大正六年（1917年）的枋寮线工程是从阿缑（今屏东市）开始兴建。铁道部在大正六年（1917年）7月于阿缑设置建设事务所后，工程于该年12月开始进行，大正八年（1919年）11月铁路沿伸到竹田，隔年2月时抵达潮州，但后来与宜兰线遭遇到一样的预算问题，工程一度暂停（1920、1921年度），枋寮线的经费还有一部分被挪去给当局认为更为迫切的宜兰线使用，也因为如此，该工程改为止于溪州（今南州乡），线路名称也改为“潮州线”[8]:40[7]:49。大正十一年（1922年）复工后，7月时将屏东建设事务所改为潮州建设事务所，11月时开始进行潮州到溪州的工程，隔年（1923年）10月完工[8]:40。而且一如宜兰线，潮州线的品质也受到经费节省的影响，此外该工程在溪州便中断了，使得日后不断有地方人士出来请愿希望继续铁路南延工程[8]:40。而铁道部也有意在改良事业告一段落后继续进行建设，在昭和七年（1932年）编列次年预算时提出潮州到恒春（含支线溪州到东港）的预算6千万圆，但到了昭和十一年（1936年）才通过铁路延伸案，且预定施工线路也改为溪州到枋寮与溪州到东港（预算248万圆），预定在昭和十四年（1939年）完工[8]:42。但后来枋寮线在昭和十六年（1941年）才完工[1]:41，东港线则是在昭和十六年（1940年）7月19日时开始运营[22]:41。
而因为宜兰线与枋寮线工程一度停工的台东线工程则到了大正十一年（1922年）才又有动静[7]:46。在开始台东线第二期工程之前，花莲港到璞石阁路段已经运营多年，然而每年都是赤字，但是基于完成环岛铁道与进行地方开发，该工程仍继续进行[8]:24。由于铁道部直接在大正十一年（1922年）4月直接用95万圆收购台东开拓株式会社[注 29]台东到里垄的轻便铁道（原台东制糖铁道），所以第二期工程实际上只有铺设璞石阁到里垄的路段，不过因为碰上日本关东大地震（1923年），政府财政紧缩，工期遂延长为五年，还曾一度停工，最后到了大正十五年（1926年）台东线终于全线完工，耗资735万圆[8]:25。然而第二期工程时由于财政状况更为恶化，璞石阁到台东路段并未像第一期工程预留将来拓宽成1067mm的空间，而且因为里垄到台东路段原本是糖铁，故在设计上未能符合一般客货运的要求，使得台东线品质低下，增加运输成本，而运营利润也就相对减少[7]:46[8]:26。
在台湾总督府铁道的发展过程中，铁道部虽然致力于线路的探查与提出兴筑计划案，然而计划要实行，得经过台湾总督府财务局与日本帝国议会的双重把关，而在此过程中铁道部的计划案经常会遭到精简或删减，导致铁道部只能继续奉行沿用以早日通车为优先的“速成延长主义”来铺设铁路，从而导致铁道部专业技师的工程计划无法如愿实施、施工品质不尽理想，并使得台湾各处铁道状况不一，影响了机车的行驶与日后环岛铁路的连结，而日后也得投入更多的改良费用[8]:51、52、308、310。
而由于纵贯线的设施品质在兴筑时大多仅维持在堪用的程度[3]:50，导致在纵贯线全线通车之前《台湾日日新报》便有报导（1908年2月14日）说纵贯线各站出现“滞货现象”，由于货物不能及时转运，商家遂失商机[8]:6。虽然纵贯线全通初期“滞货现象”还不严重，但随着纵贯线刺激台湾产业发展，以及第一次世界大战带来的发展机会，使得对于铁路的运输需求大增，纵贯线无力应付，遂在大正六年（1917年）演变成大规模的“滞货事件”[3]:49、132[7]:55。造成滞货事件的原因除了对纵贯线运输需求大增外，最主要的因素是中部路段（旧山线）在三叉河与后里庄有坡度为四十分之一的急坡，导致原本在平地可以牵引35辆货车的机车在此只能牵引15辆，且为了避免机车爬不上去进退两难，所以还需要一辆机车在后面推，影响纵贯线整体的运输能力，并造成严重的社会问题[8]:43、44[7]:56[3]:50。有鉴于此，铁道部遂添购车辆，并着手进行海岸线的建设[7]:56。
海岸线兴建计划在经过第41届帝国议会审议后，以1055万2600圆的预算，四年工期进行[8]:45。工程自大正八年（1919年）8月开始进行[7]:56，建设事务所分别设于竹南与台中，两端同时施工，到了隔年12月15日，王田（今成功车站）到清水已先行运营，当时该路段称为“王田支线”，后续工程则到大正十一年（1922年）10月完工[8]:45、46[3]:51、52。海岸线的兴筑过程，与同期进行的宜兰、枋寮线工程一样碰到物价问题，加上还有部分计划变更与一些附带工程，在大正十年（1921年）追加了76万1991元的预算[8]:46，此外工程还面临沿线气候风土的挑战[3]:52。此外海岸线工程，曾引发台中市民的抗议，在动工前曾有“海线变更期成同盟会”的出现，希望能将铁道的交会点设在台中，但后来铁道部仍照原计划施工，而在海岸线完工后，由于长途列车改走较省时的海岸线，台中市民再次表示不满，但铁道部方面最后只是让一部分列车改走山线[7]:57。1935年新竹台中地震发生后，台中线（即山线，更准确地说是旧山线）受到重创中断，海岸线虽然也受到影响，但是在地震发生的隔天（4月22日）14:00便抢通，台中线则是到了昭和十三年（1938年）才修好，于7月14日举办开通典礼[7]:68、69。而在台中线中断期间，铁路南北往来运输只能仰赖海岸线，不过台中线的中断并未对铁路营收产生影响，《台湾日日新报》在该年（1935年）5月8日还以〈震灾山线不通铁道收入增加〉为题报导，事实上当时货车已经大多改走海岸线，走台中线的货车一天只有往返一班以提供沿线所需货物[8]:49。
另外除了纵贯线发生过滞货事件外，台东线在大正十五年（1926年）完工后，到了1930年代也发生了滞货现象[8]:27。而虽然兴筑了海岸线试图解决滞货现象，但是由于车辆的增长速度仍跟不上需求量的成长，所以只要碰上始政纪念日等特殊活动或是货物繁忙期，铁道部便会苦于车辆调配问题，导致滞货情况仍时有所闻[8]:152、153。
而除了环岛铁道计划中的铁路之外，由官方经营铁路还有其他的支线，这些支线有的是收购民间原铺设的铁道而来，也有的是铁道部接手或新设的铁路。而在台湾总督府铁道中较早形成的客运用支线为淡水线，在明治卅四年（1901年）8月25日完工开业[22]:31。而在这条淡水线上的北投车站后来又在大正五年（1916年）延伸出一条新北投线，通到北投温泉区，可说是台湾第一条纯以观光为目的兴建的铁路[7]:62。而在1920年代，铁道部又收购了原属私营铁道的集集线与平溪线，使得台湾总督府铁道又多了两条支线。
集集线原本是台湾电力株式会社为了兴建日月潭水力发电所（今大观发电厂）而兴建的工程用铁道，轨距与纵贯线相同[6]:181。不过当时的工程用铁道终点与现在的集集线不同，只有开放客运的“外车埕线”才是后来的集集线，在“外车埕驿”（今车埕车站）还有继续通到电厂所在地的“门牌潭线”[19]:69。外车埕线自大正八年（1919年）12月开始动工，两年后（1921年12月）完工[8]:49，并在完工隔年（1922年）1月14日起兼营一般客货运[19]:70。而门牌潭线则在大正十二年（1923年）完工，使用至电厂完工后便为一般道路，后来演变成县道131号[19]:71、72。至于外车埕线则在昭和二年（1927年）4月被铁道部以373万圆收购，并改称集集线[8]:49、50。
平溪线原是台北煤矿株式会社（台北炭矿株式会社，台阳矿业前身）的计划线，当时是打算建一条从三貂岭经菁桐坑、深坑、景尾（今台北文山区景美）到万华的铁路，并在大正九年（1920年）1月到十年（1921年）6月完成三貂岭到菁桐坑的路段，但后来因煤矿业不景气的因素，台阳矿业株式会社遂试图向总督府申请补助[8]:50。而在总督上山满之进任内，台湾总督府开始有收购该条铁路并完成接到万华的计划，而平溪线在被收购之后于昭和四年（1929年）10月1日开始运营，但后来因故并未实现连接到万华的计划[8]:50、51。
而除了主要经营一般客货运的铁道之外，台湾总督府直营的三大林场里也有林业铁路的存在（但后来转由台湾拓殖株式会社经营[19]:206），而其中最为特别的是阿里山森林铁路。阿里山森林铁路的设计者是河合铈太郎，然而他的计划案由于财政因素而在明治卅七年（1904年）遭到否决，于是此案便改为以民营方式解决[6]:119。在大阪藤田组投资参与下，河合铈太郎的计划案在明治卅九年（1906年）2月通过，于该年7月9日开始施工，隔年（1907年）2月便完成嘉义到竹头崎（今竹崎车站）的路段，并在10月25日完成独立山螺旋登山路段[6]:119[19]:188。然而虽然铁路已修到梨园寮，但藤田组发觉实际花费与预估有所出入，怀疑此案是否有利可图，遂于明治四十一年（1908年）2月11日宣布停工，此时已投入的金额为131万2772圆[6]:120[19]:188。后来台湾总督府想重新恢复官营方案，送交日本帝国议会后，在明治四十三年（1910年）2月12日通过，不过原本藤田组要求的补偿金为208万圆，政府只通过120万圆，另外编列了240万圆用于后续线路的铺设[6]:120。阿里山作业所在该年（1910年）4月16日正式成立后，后续工程在大正元年（1912年）12月25日通车至二万坪，大正三年（1914年）3月14日通车至今沼平车站[6]:120[19]:188。而林场内部的线路也在同时期形成，日后再随着伐木作业情况发展，如哆哆咖线在昭和十七年（1942年）才延伸到哆哆咖（今塔塔加）[19]:190。而在阿里山铁路的兴筑过程中，也是奉行“速成延长主义”，在部分路段变更了河合铈太郎的原始设计，使得坡度提升，增加了风险[6]:120。后来在开发太平山[注 30]与八仙山林场[注 31]时，林场内部改用更为经济的索道与铁道配合方式，以提升森林开发效率[6]:120。
由于“速成延长主义”的影响，台湾总督府铁道的设施很多在建设时仅符合堪用的水准，故后来的改良事业显得更为重要[8]:132。昭和二年（1927年）铁道部设立“改良课”可视为台湾总督府铁道进入“改良时代”的指标，此一时期台湾总督府铁道面临随着产业发展而与日俱增的运输需求，以及开始与铁路运输竞争的公路运输问题，开始改良原有线路、增添车辆等设备[8]:132。而除了原有线路的改良，随着运输量的增加，铁道的双轨化也是必然的工程[8]:140。
第一次的双轨化工程是在大正年间的基隆台北段，该工程案在第29届帝国议会通过后以102万6200圆经费进行三年的施工，但后来因为总督府财政问题，工期改为五年[8]:141。明治四十五年（1912年）4月到大正三年（1914年）4月完成基隆到八堵的双轨化，大正五年（1917年）12月八堵到台北的铁路也完成双轨化[8]:141。后来交通局长生野团六于大正十五年（1926年）12月提出整体性的改良计划，该计划除全线双轨化外，还包括就有线路、桥梁的改良，同时还有提出台北、基隆、高雄三车站的改良计划，但后来只有双轨工事费通过，台北车站高架化计划取消，北、基、高三车站改良计划700万的预算也只通过高雄站初年度50万的预算[8]:143、144。纵贯线全线双轨化计划原预计十年，前五年进行台北到竹南、台南到高雄路段，后五年进行嘉义到台南、彰化到嘉义路段，但由于财政困难等因素，台南高雄段工程由五年延长成十年，于昭和十年（1935年）10月完工，隔年1月26日开始运行[8]:145、146。台北到竹南的路段与台南高雄段同年完工，但因为相应的台北站改良工程并未进行，导致台北车站站内轨道运作大乱，只能以撤除部分站内线来解决[8]:147。
铁道部长期面对的预算删减问题也使得设备保养、汰换出现问题。在轨条方面，台湾因为气候等因素，轨条的平均寿命大约15年[注 32]（日本本土为20年），然而因为财政因素，铁道部无法确实照计划汰换，使得有大半轨条成为磨损6mm以上的“不良轨条”，甚至有磨损到12、13mm的危险轨条[8]:137。在昭和十一年（1936年）时纵贯线930公里的轨条，有40%已换成37千克的轨条，但仍有60%是使用了二、三十年的老旧轨条[8]:137。随后由于中日开战，在战争期间铁道部更难以汰换老旧轨条[8]:138。而由于轨条的劣化及无法确实汰换，导致列车行驶与列车更换亦发生困难，除了无法引进日本本土和后来满铁使用的较大型机关车[注 33]外，列车也无法提快速度[注 34][8]:138、139。
而在车辆方面，铁道部本也打算随着社会经济发展持续增备车辆，但也受制于财政因素，成效有限，甚至在昭和六年（1931年）后受到经济不景气的因素影响，除了增备计划受挫外，连损坏车辆的补充也无法进行[8]:152。虽然在昭和十一年（1936年）机车有209辆、客车497辆、货车4278辆，比起明治四十三年（1910年）个成长了3.2、3.9、4.1倍，但逊于成长了6.1倍的客运量与6.7倍的货运量，致使滞货的现象仍时有所闻[8]:152、153。车辆的健康状况也不佳，在昭和十年（1935年）时，机车方面有四成是旧式小型机车，使用年限均已超过43年[注 35]，已经可视为废车，剩下的新式大型机车也有72%已经用了超过十年，属于需要大整修的车辆；面包车方面以使用年限来看，客车有33%已属于废车，货车则有21%属于废车，但是在经费严重不足的情况下，铁道部也只能继续使用老旧的车辆[8]:161。
蔡龙保认为大谷光瑞[注 36]对于官铁的揶揄“我以为这是轻便铁路。但仔细一看，原来不是。再看它行走的时候，才知道它真的不轻便。”[注 37]说明了官铁的体质不良[8]:308。
汽车于1912年首次出现于台湾，并在该年9月18日由高松丰次郎开始经营公交车与出租汽车，而后在大正八年（1919年）发布〈自动车取缔规则〉后，台湾开始有管制汽车的相应法条[8]:191。该法公布后，由台湾自动车株式会社于该年（1919年）11月台北市内经营公交车，隔年台北鱼市株式会社也取得许可，在台北市内外与台北基隆间用货车运送货物[8]:191。由于此时公路的发展还不完备，故汽车主要是车站与地方都市间的交通工具，而非铁路的竞争对手[8]:191。但是到了1930年代此种局面已经改观，公路运输开始与铁路竞争[7]:66，昭和六年（1931年）6月公路运输运营线路里程数已经是官营铁道与私铁总和的三倍[8]:192。
而在公路与铁路的竞争之中，冲击最大的是私铁，因为私铁的运输范围较短，且线路与汽车业者重复范围大[7]:66。由于公路运输能最能与铁路运输对抗的理成大约是50公里，在私铁平均营业里程为24公里、旅客平均运送里程8公里、货物平均运送里程10公里的情况下，私铁完全处于公路运输的优势范围内，导致私铁在昭和四年（1929年）的高峰期后便开始走下坡，私设轨道（台车线）也是在昭和二年（1927年）的高峰期之后开始走下坡[8]:200、201。不过此时公路运输尚无法完全取代铁路运输，如东港轻便铁道撤除（1926年）后造成交通问题与台中轻铁有意全线撤废时（1936年）当地居民即表示不满[8]:202。
而在私铁逐渐衰退时，汽车运营线路也开始朝着与官铁平行的方向发展，首先是台北市，之后基隆、台中、彰化、员林、丰原、清水等地也开始有与官铁平行的汽车营业线路[8]:203。而在各个线路之中，客运方面以台中线受影响的情况最大[8]:203，货运方面受影响的情况则比客运小，其中则以淡水线货运业务受到较大的冲击[8]:207。
而面对公路运输的竞争，铁道部则试着以改良列车运行与设备、提升服务品质、简化货物运送方式、鼓励民众利用铁路旅游等方式与之对抗[8]:209－212。后来铁道部开始有兼营公路运输的打算，不过并不是将公路运输整个国营化，而是将之作为铁路的补助或代用机关，避免公路与铁路的恶性竞争，而在此范围之外仍可由民间经营[8]:214。而在此时公路运输业者彼此之间为了避免竞争，相互之间也有收购合并或自行协定，私营铁道与轨道业者也开始兼营公路运输[8]:214。然而铁道部的收购计划并非毫无阻碍，北部八会社因为觉得铁道态度高压，擅订慰问金来抢夺民业，遂合组成一大会社与铁道部对抗，后来在台北州知事中濑拙夫与新竹州知事内海忠司调停下，重新协调了慰问金金额才得以收购，于昭和八年（1933年）7月26日开始经营公路运输[8]:216、217。而中部地区七会社也一度对铁道部不满，也请台中州知事出来调停，但平和、昭和、朝日、员彰等会社仍有所不满，但后来因听说不管交涉成果如何，铁道部都会硬办官营汽车，中部汽车业者“交友会”才在铁道部经营课长渡边庆之进与自动车课长丸冈道夫努力下，于昭和九年（1934年）9月3日开始经营公路运输[8]:220。南部地区一样发生同样问题，引发业者反弹，但铁道部态度依旧强硬，在昭和十一年（1936年）9月5日正式运营官营汽车，公安、高雄两会社知无交涉余地只能接受，台南、大同两会社则是陈情后知道只能接受，于该月22日表示“欲殉国策，应其收购”[8]:222。而后铁路客运减少的收入，的确由兼营汽车补回[8]:224。
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此外铁道部也展开了“联运”措施，而联运指的是各交通机关相互缔约，使乘客、货主可一票利用各交通机关间的联合运送业务[7]:66。而台湾的联运业务最早追溯至1910年代因应北港朝天宫参拜团的需求，铁道部纵贯线与大日本、新高、东阳等制糖会社合作，贩卖从纵贯线潭子车站以北各站出发到北港的来回车票[8]:226。台东线全通后，从大正十五年（1926年）4月开始与大阪商船株式会社缔约，透过定期船宫崎丸（苏澳－花莲港）在本线与台东线的要站之间实施旅客与随身行李的联运[8]:227。但是除上述台东线与大阪商船的联运外，到1930年代初台湾各交通机关的联运仍不普遍，后来公路运输发展之后，私铁（以糖铁为主）积极与官营铁路联运以与公路运输对抗[8]:227。而到了昭和九年（1934年）时，台湾内部与官铁进行旅客联运的有台北铁道会社线（即新店线）、台中轻铁会社线（丰原－土牛）、帝国制糖会社线（台中－南投）、新高制糖会社线（彰化－鹿港）、大日本制糖会社线（斗南－北港、嘉义－北港）、盐水港制糖会社线（田中－二林）、台湾制糖会社线（九曲堂－旗尾）等私铁，与东海自动车运输会社（苏澳－花莲港）、南雄运输会社、潮恒自动车会社的公交车线及大阪商船株式会社航路（苏澳－花莲港）[8]:229。昭和十一年（1936年）9月1日联运范围扩及日本航空输送株式会社的台湾岛内运输，形成台湾陆海空的联运网[8]:229。而台湾岛对外的联运业务最早始于明治四十三年（1910年）与大阪商船缔约处理台日随身行李联运业务，两年后（1912年）自4月1日开始，透过日本邮船与大阪商船进行台北、台中、嘉义、台南、打狗五站与日本长崎、门司、神户等17处实施旅客与随身行李的联运，同年5月1日联运范围达到日本铁道院（日本国铁）新桥、平沼、名古屋、京都、大阪、三之宫、神户、冈山、广岛、门司、博多、佐贺、长崎、熊本、鹿儿岛等15个车站[8]:231。此后范围逐渐扩大，昭和六年（1931年）可在台湾岛内27站与日本本土155站之间进行客运联运，而对日本的货物联运也从这一年开始，三年后（1934年）开始与朝鲜及满洲国进行旅客的联运[8]:231、232、233。昭和十一年（1936年）后，台日之间的联运也可透国空运的方式，该年9月20日时台湾与日本本土、朝鲜与满洲国亦形成了陆海空的联运网[8]:234、235。不过相较于台湾岛对日、鲜、满联运的发展，台湾与澎湖马公到了昭和十一年（1936年）6月15日才有联运[8]:235。而随着大日本帝国的交通联运网形成，台湾的贸易市场随之扩大，并促进了产业发展与社会文化交流[8]:237。
日治时期的台湾除了由总督府经营的铁道之外，还有其他民间经营的铁道运输体系[19]:22。而如果以车辆的动力来区分，使用机械动力（蒸气、内燃、电力）的是“私设铁道”，使用人力与兽力的是“私设轨道”[6]:235。而在私营铁道之中最为主要的是糖业铁路[19]:22，此外还有各个民营林场与盐场里的铁路，糖、林、盐可称作是台湾的三大产业铁道[6]:3。而除了产业铁道之外，私铁亦有一般的客货运线路，如少见地使用1067mm轨距的新店线（台北铁道株式会社，1921年3月25日全线通车）[19]:22，以及像基隆轻铁、海山轻铁、台中轻铁等会社经营的台车铁道等等[6]:235。而当时台车铁道采用的轨距大多是485mm轨距，少数使用545mm轨距，极少使用610mm轨距与762mm轨距，使用的轨条也很细，每米重5到6千克[6]:235。
私营铁道的滥觞可自明治廿九年（1896年）的纵贯线民营计划算起，但当时因为资金募集问题而失败[5]:18。而后在明治卅九年（1906年），台湾制糖株式会社在今高雄桥头糖厂开始铺设轨距762mm的铁道，唯当时是使用人力或兽力的台车线，隔年经台湾总督府同意后，桥头糖厂引进蒸汽机车并广设专用线（原料线），是为另一波的私铁申请风潮的开始[27]:109[6]:27[5]:18。而在明治四十二年（1909年）5月20日时，盐水港制糖开始经营“新营到盐水”（今糖铁布袋线的部分路段）的营业线，是为糖铁开始经营客运的开始[27]:110。之后以制糖业为开始，经营私铁的业者逐渐增加，但大多是像糖业、矿业、林业等会社，经营的线路也大多是各会社的专用线，用来运送其产品，但后来也有像台中轻铁、台北铁道等经营一般客货运的会社出现[5]:20。
在公路运输兴起开始后，私设铁道与轨道都受到了影响。在私设铁道方面，营业里程（不含专用线）在昭和四年（1929年）达到最高峰的554公里，之后逐年下滑，到了昭和十年（1935年）长度剩下505公里；运营收入方面（含兼营公路运输的收入）则是在昭和三年（1928年）达到巅峰的334万0225圆，昭和八年（1933年）时一度下跌到199万8246圆，昭和十年（1935年）回升到254万0608圆[8]:200。私设轨道的营业里程则是在昭和六年（1931年）达到最高峰的1356公里，在昭和十一年（1936年）下跌到1182公里；运营收入在昭和二年（1927年）达到最高峰的262万7020圆，到昭和十一年（1936年）时已下跌到136万9793圆[8]:201。在这波衰退期，有许多业者以与总督府铁道联运、兼营公路运输等方式来与之对抗，而在昭和九年（1934年）时，9家私铁业者有2家兼营公路运输，55家私轨业者则有10家兼营公路运输[8]:202。
昭和十二年（1937年），中日之间的战事正式全面爆发，两年后第二次世界大战也在德国入侵波兰后爆发，在世界逐渐走向战争局面时，台湾的铁路体系也逐渐受到影响，除了客货运业务受到冲击外，总督府也开始官铁、私铁、公路运输一元化的统制政策[8]:9。在战争之下，车票开始附征“通行税”，且由于汽油实施统制，自动车也有一部分停驶[28]:24。
不过到昭和十五年（1940年）前，在备战政策之下一些基于军事考量而建的铁路也陆续建成，同时也建设了一些直通工厂的专用支线[29]:11，如嘉义的“台拓化学会社线”（后来的中油嘉义溶剂厂支线）[6]:184[19]:114。而原有的枋寮线计划也在昭和十六年（1941年）完成溪州到枋寮的路段，但日后因战事恶化，又被拆除供军方另作他用[1]:41[3]:58，而在战争期间遭到拆除的还有新北投支线等铁轨[7]:64。此外一些计划兴建的线路也被迫停工，如昭和十九年（1944年）动工的内湾线即因此停工[3]:68。昭和十九年（1944年）由于煤炭生产短少，许多列车因燃料缺乏而停开[28]:24。
二次大战期间，美军开始轰炸台湾后，交通运输系统也受到相当程度的破坏，美军第五航空队曾动员了540架次的兵力攻击台湾的铁公路系统（含桥梁、车站、调车场、修理厂、铁轨、铁路列车与汽车等目标），而虽然大型轰炸机很少会针对这些桥梁、铁轨等目标攻击，但在其他飞机因气候恶劣无法攻击主目标时，常会改攻击铁公路系统，此外替轰炸机护航的战斗机在返航时也常沿着铁公路攻击，连行驶中搭载乘客的客车也不放过[30]。昭和二十年（1945年），美军对台湾陆运的攻击包括2月15日有12架B-25轰炸机摧毁了曾文溪北端的铁公路桥梁、3月2日攻击嘉义铁公路桥梁及列车等设施、3月30日攻击台中车站一带、4月30日轰炸嘉义车站一带（因击中刚进站装满弹药的列车而引发大火），而在5月中旬之后攻击进入高峰期，攻击桥梁、车站与调车场的B-25轰炸机就有240架次[30]。横跨浊水溪、大肚溪与曾文溪的铁桥及钢筋混拟土桥全遭炸毁，铁路机车与车厢有1392辆遭炸毁（48%的机车与20%的车厢）[30]。而由于美军的空袭，列车仅敢维持夜间行驶以免遭到美军攻击[30]，该年列车误点、临时变更甚至取消列车的状况更是时有所闻，而纵贯线经山线的旅客列车每天只能往返五班，海线与宜兰线每天往返三班，一般支线只剩上下午各一班[28]:24。
1945年8月15日中午，日本政府宣布无条件投降，但到了10月25日中华民国国民政府派出国民革命军部队才来台接收，在这段期间台湾总督府的统治体系仍在运作，地方上则出现各地青年组成的三民主义青年团维持秩序[7]:72。而虽然日本已经宣告投降，但铁道部仍有日籍工程师留下协助机车等设备的维修，并挑选技工教习所毕业的学生来接手机务的工作[7]:74。该年11月时铁道部总员工数有1万9563人，到了两年后（1947年6月）已有5309名日籍员工（另有278名琉球员工）被遣送回日本，只留下16名日籍员工[31]:24。而这些最后的日籍台铁员工在被遣送回日本之后，还有组成联谊团体“台铁会”[7]:75[29]:12。
民国卅四年（1945年）11月1日台湾省行政长官公署交通处下的“铁路管理委员会”成立，委员会内有总务处、车务处、机务处、工务处、材料处、会计处、汽车处、台北办事处、高雄办事处、花莲港办事处[31]:24，接收铁道部与各会社的私铁[7]:76。隔年（1946年）3月告一段落，铁管会并增加秘书室、铁道从业员教习所、铁路警察署等单位，而台北、高雄、花莲港的办事处下有庶务课、输送课、工务课及各车站、机关区、车掌区、检车区、保线区、通信区、自动车区[31]:24。而对于铁道管理委员会主任委员陈清文，外省籍员工对他的印象是“口衔大烟斗，操著流利的剑桥英语，风采潇洒俊逸，令人心折”，但台湾本省籍的员工则认为委员会的外省官员是“外行人管内行人”[注 38][7]:75[29]:12。铁路管理委员会试着在铁路运营上实施“新政”，引入中国制度，但底下的台籍员工则“上有政策，下有对策”，只要认为是莫名其妙的政策便视而不见，继续沿用日治时期的制度[7]:74。而铁管会的“去日本化”政策除了表现于日籍人员的逐渐遣返，还包括日式站名的更改与开办国语文补习班，但国语文补习班的成效不彰[31]:24。
而由于年久失修与战争破坏，台湾总督府铁道已处于“全线枕木腐朽过半，钢轨磨损及载重不足者，延长达一百五十公里，损坏及载重不足之桥梁，计一千四百余孔，损坏停用之机车，占全数之百分之四十八，损坏待修之面包车辆约占全数之百分之二十，而货车中约占半数之篷车漏雨者百分之八十，且大部已超过使用年限，其他站场设备与行车保安装置亦复残缺不全[32]”的状态，对于此种情况，铁道部长武部氏曾言“台湾铁路最多能维持六个月，必将瘫痪”[31]:28。而在台湾铁路管理局正式成立之前，铁管会除了尽可能赶修车辆、加开列车以因应社会迅速增加运输需求，并在民国卅四年（1945年）12月1日废除日治时期的免费乘车证与优待乘车证制度，登报寻求包商承包铁路相关设备的修缮工程[7]:76[31]:28。此时由于铁路秩序失控，铁管会除积极宣导“乘车要购票”、“无票民众请勿上车”、“铁路沿线地界不许擅自摆摊及盖筑木屋”等事项，更在民国卅五年（1946年）成立铁路警察署来维持秩序，但当时编制的190人数量过少，故具体成效不彰[7]:76、77。
而在铁管会时期，除了修复车辆之外，也重新修复大战期间被拆除的新北投支线（1946年恢复通车）[31]:28，并在民国卅五年（1946年）11月4日接续日治时期停工的内湾线工程，隔年11月15日先通车到竹东，故此时该支线又称“竹东线”，民国卅九年（1950年）通车到十分寮（今合兴车站），民国四十年（1951年）9月11日全线完工，定名为内湾线[31]:29[3]:68。
而在民国卅六年（1947年）二二八事件发生前，本省人与外省接收人员的关系已经逐渐恶化[7]:78。而据说因为铁管会主任委员陈清文在菲律宾时因日机轰炸影响，耳朵受伤，遂对日本人怀恨在心，连带也恨被日本人统治的台湾人，常用三字经骂日本人跟台湾人，很多人都被他骂过，且有些措施引发下属不满[注 39][31]:30。二二八事件发生时，陈清文人在南京，而铁管会则遭愤怒的民众闯入，一些办公设备遭到破坏，外省籍员工纷纷走避[31]:30。当时板桥车站也发生民众包围阻止火车南下，把外省人拖出来殴打的事件；新竹民众则是阻挡军用火车北上，与驻台国军发生冲突；台中则是有民众在车站号召群众，之后袭击警察局宿舍的现象[7]:78。而由于车站为指标性建筑，常成为民众响应后的首要占领目标，导致列车无法行驶[7]:78。为了尽快恢复铁路运输，3月2日在台北中山堂召开的第一次的处理委员会，并在3月4日成立铁路制度调查委员会[7]:78，并由铁管会委员徐鄂云代理主委[31]:30。“铁路制度调查委员会”的主委是车务处职员张期华，委员则大多是基层职员[31]:31。然而陈仪向国民政府请求的援军在3月8日抵达台湾后局势生变，其中对台铁造成规模最大的惨案为3月11日八堵车站事件[注 40]，站长李丹修与十多名员工遭到军方杀害，当时失踪员工家属向时任台湾省行政长官公署交通处处长任显群请求协助营救，任显群态度和善，回复会帮忙注意，但日后铁管会主委陈清文接任台湾省政府交通处处长后，反而斥责陈情家属，铁路局亦未提供相应的协助[31]:32。此外当时陈清文在随军队回台后，“铁路制度调查委员会”主委张期华被人用计掳走，遭严刑逼供六昼夜，虽获营救但仍过了两年才康复，而“代理”铁管会主委的徐鄂云则是被陈清文与台湾警备总司令部参谋长柯远芬串通以“私通流氓、袒护暴徒”的罪名向陈仪检举，陈仪之后将徐鄂云叫至其办公室勒令他“立即交卸，违则枪毙”，徐鄂云为保命只能照办[31]:33。而由于八堵车站事件等事件，使得台铁的本省籍与外省籍员工隔阂日深，正在进行中的竹东线（内湾线）工程也受到了影响[7]:79[31]:33。
民国三十七年（1948年）3月1日台湾铁路管理委员会正式改组为“台湾省政府交通处台湾铁路管理局”，首任局长郎锺騋[31]:34正式上任，其任内除试图改革组织与制度外，亦注重森林保育与铁路的关系[31]:36、37，但隔年（1949年）2月28日便被调任台湾省政府参议，由前陇海铁路管理局局长莫衡接任台湾铁路管理局局长[31]:38。台湾铁路管理局成立之后，除继续修复改善原有铁路设施外，也继续接手日治时期的建设计划[7]:83。除了内湾线工程外，也在民国四十二年（1953年）修复二战时被拆除的部分屏东线铁轨，以及兴筑多条小规模工厂与机构的专用侧线[7]:83。在此同时，铁路局管理外的产业铁路也持续发展，其中糖业铁路在二次大战结束到民国三十七年（1948年）的复旧时期结束后[35]:203，民国卅九年（1950年）8月因中华民国国军军事战备需求，台湾糖业公司奉令修筑公司内部之前（1947年）已有构想的南北平行预备线，作为纵贯铁路的预备线，工程主要是将日治时期四大制糖会社的糖铁连接起来，自隔年（1951年）1月开始动工[27]:335，西螺大桥完工后，于民国四十二年（1953年）1月28日举行通车典礼[27]:345。该年（1953年）稍早的1月11日，台糖另一条兴筑的玉左线（1952年动工）也宣布通车[27]:308。此外在民国四十二年（1953年）左右台糖已有41条营业线，营业里程达到675公里[27]:110。但由于公路运输再次日渐发达，糖铁客运在民国四十七年（1958年）后再次衰退[27]:111。
而台铁在民国四十七年（1958年）时开始研究干线动力现代化，因电气化经费过高，且台湾电力公司在此时的电力供应状况仍属不足，遂决定进行动力柴电化[7]:84。隔年（1959年）8月7日发生八七水灾，新竹与台南之间的铁公路受创严重，就铁路部分便造成5800多万的损失[7]:87。民国卅八年（1949年）6月1日时新店线被台铁收购，成为台铁的支线[22]:27。民国五十一年（1962年），台铁完成台北到竹南的双轨自动闭塞系统，并在1960年代前后开始逐步将中央行车控制系统应用到整个纵贯线，提高纵贯线的行车效率[7]:84。
而日治时期已有的环岛铁路计划，随着北回线在民国六十二年（1973年）12月25日动工而再次有所进展，与此同时开始的重要铁路工程还有纵贯线的铁路电气化[3]:63，不过北回线动工当时线路尚未定线，工程单位也未设置，预算也未估算定案[7]:91。而对北回线工程来说，最大的挑战是隧道工程[7]:91，为此从美国引进名叫“大约翰”（Big John）的大型潜盾，原本预计以每日开挖约30米的进度在三年半内挖完所有的隧道，但是实际施工时发现地质远比调查时复杂，并非全是该机型擅长的硬土质地层，导致“大约翰”在开挖一千多米后便报销，只得再从日本仅进机具继续剩下的工程[7]:92[3]:63。此外工程中的永春隧道因有丰沛的地下水，每分钟涌水量可达五、六十吨，台风豪雨后甚至可达一百五十吨，为此施工单位兴筑了小型引水隧道将水引入太平洋[7]:92。最后北回线工程在民国六十八年（1979年）年底完工，隔年（1980年）2月1日举行通车典礼[7]:92。此外由于原本并不看好北回线的运营状况，所以北回线刚开始只有单线，后来客运、货运量却使单线铁路无法负荷[7]:93，故从民国八十一年（1992年）起又进行了北回线的双轨化、电气化等改良工程，过程中因改线而开挖不少新隧道，之后于民国九十二年（2003年）6月底完工，7月4日在花莲举行通车典礼[3]:63。
北回线通车之后，使得原本独立的宜兰线与台东线相连起来，但是由于日治时期台东线的轨据是762mm的轨距，故车辆不能互通，是以在民国六十七年（1978年）开始了东线拓宽工程[7]:97。而在东线拓宽工程之前，台铁也尽可能改善台东线的状况，并让光华号特快达到以时速70公里的速度行驶的纪录[7]:97。而东线拓宽工程除了更改轨距之外，也对于部分状况不佳的路段进行改线[7]:98，如“中兴改线段”（原鹿野经中兴、初鹿、槟榔等站进入台东旧站的旧线，后改为鹿野经山里、台东新站的线路）[19]:50。而在整个工程进行中，台东线依然继续运营，并在民国七十一年（1982年）6月25日一夜切换，台东线自此从762mm轨据换成1067mm的轨距[7]:98、99。不过自强一号隧道因为施工过程出现问题，隧道遇到淤泥层，故民国七十一年（1982年）时仍用旧的扫叭隧道，新隧道在民国七十三年（1984年）取代扫叭隧道后东拓工程才算真正完工[7]:99。
而与北回线同时进行的纵贯线电气化工程可以说是纵贯线整体的改良工程，原本希望借由改良纵贯线来与公路运输竞争，但是在施工过程中因纵贯线仍继续行驶，使得行车秩序受到工程影响，而且在山线隧道部分因为是以原隧道往下开挖以增加空间来架设电线，导致铁轨只好暂时用枕木架起来，列车经过也只能放慢速度，而施工过程中发生的各种意外更是影响到列车的行驶[7]:94、95。结果铁路电气化的施工造成纵贯线误点情况恶化，而施工期间中山高速公路于民国六十七年（1978年）通车后，台湾省公路局国光号、中兴号大幅抢走台铁客源，隔年（1979年）6月铁路电气化完工后，由于初期效能并未明显提升，导致长途旅客并未回流，而且由于工程费用全由台铁自行筹措，有六成向外国借贷融资，而且就在高速公路通车的那一年台铁的运营开始由盈转亏，使得台铁在收入减少、人事成本过高的情况下亏损额逐年增加，也无力偿还铁路电气化的借款[7]:95、96[3]:99。
而在北回线完工后不到一年，环岛铁路的最后一部分——南回线也在民国六十九年（1980年）7月1日正式动工[1]:43，而且过程中需要兴建比北回线更多的桥梁与隧道，而且除了与北回线类似的地质问题外，还有劳工雇用不易、经费核定拨款过慢与土地征收困难等问题[7]:101。民国七十四年（1985年）7月15日卑南（今台东车站）到知本通车，隔年1月1日又通车到太麻里，最后在民国八十年（1991年）12月16日举行通车典礼，但相关设施尚未收尾完成，中华民国交通部也尚未履勘，所以当时台铁是以“参观工程”的名义在12月17日到25日每天开行一往返列车招待民众免费搭乘，之后到了隔年的1月12日，履勘勉强通过进行“临时运营”，10月时才正式运营[7]:102[1]:43。
而在环岛铁路形成的同时，宜兰线也开始在民国六十九年（1980年）7月进行双轨化，而为了避免重蹈在原线路隧道施工影响行车秩序的情况，加上改善旧隧道的经费跟盖新隧道的经费不会相差太多，故台铁多直接盖新隧道[7]:103。最后在民国七十五年（1986年）完成了宜兰线的双轨化，日后并在民国九十二年（2003年）7月4日完成电气化[7]:103、104。而后高雄到屏东的铁路双轨化（1983年－1987年）、电气化及山线竹南丰原段改线与双轨化工程（1987年－1998年）、台北铁路地下化（1983年－1989年[3]:119）等改良工程也陆续进行[7]:104、106。
随着公路运输再次对铁路运输的挑战以及产业的变迁，除了台铁由盈转亏之外[注 41]，各个产业铁路也受到了冲击。产业铁路里最主要的糖业铁路在民国七十一年（1982年）8月17日北港糖厂嘉义线停办后退出客运市场[27]:111，而对外货运亦随时代变迁而停办[35]:206。而台糖的原料运输也从台东糖厂开始使用卡车运输，民国七十年代（1980年代）原料的公路运输量已占总运量的四成多[35]:210、211。台湾盐业铁路则是在民国七十六年（1987年）拆除七股盐场内的铁路[19]:175，民国八十四年（1995年）8月18日布袋盐场盐铁停驶后走入历史[19]:182。林业铁路也随着林业结束失去原有作用，阿里山在民国五十二年（1963）停伐后，林场线在民国六十七年（1978年）全部停驶，部分路段转为观光用途[19]:192，太平山林场在可说是“平地段”的罗东林铁于民国六十八年（1979年）8月1日停驶后，林场线也在两年后全部停驶[19]:198。至于矿业铁道也随着矿坑的停产而废弃，在民国九十年（2001年）1月裕丰煤矿将最后一台运煤台车拖出矿坑后，结束了台湾126年的机械采煤史[36]。这些产业铁路后来有部分路段基于观光用途而复驶，如糖业铁路有自民国九十年（2001年）12月22日于乌树林糖厂运营的新港东线[27]:156，林业铁路除了阿里山森林铁路外还有太平山森林铁路，矿业铁路也有台湾煤矿博物馆（原新平溪煤矿）的复驶线路[36]。
而除了产业铁路的逐渐停驶，台铁的一些支线也因为各种因素而停驶。新店线因运营问题在民国五十四年（1965年）3月20日时停驶[19]:24，而淡水线则是因为台北捷运而在民国七十七年（1988年）7月16日正式废止[3]:119，中和线则是在民国七十九年（1990年）9月23日停驶[22]:34，隔年（1991年）东港线在2月28日开出最后客运列车[22]:52，东势线在8月31日开行末班车后于次日宣告停驶[22]:42。而台东线通往花莲旧站与台东旧站的铁路也先后废除。
在过去台湾一直没有标准轨距（1435mm）的铁路，直到台北捷运（淡水线）采用标准轨后台湾才有了标准轨[6]:12。台北捷运的木栅线是台湾最早通车的捷运线路，于民国八十五年（1996年）3月28日试运营通车[37]:24。而到了民国八十九年（2000年）年底，台北捷运路网总长为65.1公里，由木栅、淡水、新店、南港、板桥等线路构成初期的双十字型路网[38]，而在内湖线（后与木栅线合称文湖线[39]）通车后，台北市12个行政区都有捷运经过[38]。芦洲线通车后（2010年），台北捷运的运营里程已超过100公里[38]。
台湾高速铁路于民国九十六年（2007年）1月5日板桥到高雄左营通车，2月1日正式运营，3月2日通车到台北[3]:104。不过高速铁路的构想在台湾可追溯至民国七十六年（1987年）[7]:114，当时台铁提出了“兴建台湾南北超级铁路计划”，计划沿着西部干线平行路廊兴建时速250公里的高速铁路[3]:99。后来在民国七十九年（1990年）正式成立了交通部高速铁路工程局筹备处，进行先期筹画工作[7]:114[3]:100。而在高速铁路仍处于官办时期，倾向与欧洲厂商合作[3]:101，但后来中华民国立法院质疑高铁兴建问题，在民国八十四年（1995年）中央政府总预算审议二读时删除了高铁筹备处与预算[3]:102。隔年（1996年）高铁案采用BOT模式进行招标，最后形成中华开发银行主导的“中华高铁联盟”（与日本新干线合作）与大陆工程为首组成的“台湾高铁联盟”（与亚斯通、西门子等欧洲厂商合作）在竞争，最后由台湾高铁胜出[3]:102。但后来台湾高铁与欧洲高铁联盟的合作生变，在民国八十九年（2000年）改与日本新干线签订核心机电系统合约[7]:115。高铁的通车，使得台湾西部形成了一个“一日生活圈”[3]:104。
而在台北捷运出现之后，台湾的另一个直辖市——高雄市也在民国九十年（2001年）开始兴建捷运，南北向的红线在民国九十七年（2008年）4月通车，东西向的橘线则在同年8月通车，两条线路呈十字型在美丽岛站交会[38]。而后高雄市政府计划利用高雄临港线兴建环状捷运线路，采用轻轨系统，曾在中央公园举办试乘会（2003年年底－2004年年初），而后在民国九十八年（2009年）时于该系统的预定路廊先行驶“168环状干线”公交车，以在兴建轻轨前先培养客源[38]，而高雄捷运环状线分两阶段兴建，其中第一阶段预计于民国一〇四年（2015年）年底通车，第二阶段则因部分路段与利用台铁廊道，将在高雄市区铁路地下化计划完工后动工。
而对于捷运与高铁的出现，台铁开始有“捷运化”的政策出现，即利用既有线路为通勤走廊，新设通勤车站服务在地居民[40]。自民国八十七年（1998年）设立大庆车站后，开始出现一系列的通勤车站[40]。而由于平面铁路在都市里阻碍两侧的往来，平交道事故也成为主要的安全隐忧，故政府积极推动“都会区铁路立体化”政策，使得台湾各都会区继台北之后也开始进行铁路的高架或地下化，此外东部地区的铁路也逐步进各种改良工程[40]。而由货运量减少，基隆临港线与高雄临港线也逐渐停驶走入历史，而基隆临港线在民国九十二年（2003年）停驶后只留下西一至四码头连络线供台铁车辆上下船[40]，然而，今日已完全断轨，国外进口车辆改于台中港、花莲港下船。
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