Eesti esimene raudtee-ehituse projekt esitati Venemaa rahandusministrile juba aastal 1862. Taotleti raudteetrassi ehitamist Peterburi-Tallinn-Paldiski. Peale mitmeid äraütlemisi valitsusametnike poolt lõpuks luba ehituseks siiski saadi ning Eestis sai rongiliiklus alguse 1870. aastal, kui 24. oktoobril avati Narvas Balti raudteeliin Gatšina-Tallinn-Paldiski. Suuremad jaamad, mida liin läbis, olid Gatšina-Volossovo-Jamburg-Narva-Jõhvi-Toila-Tapa-Aegviidu-Raasiku-Tallinn-Keila-Paldiski. Esimene laiarööpmeline auruvedur jõudis Eestisse 1869. aastal. Esimesteks veduriteks olid Saksamaal ehitatud aurumasinad "Peeter I".
1872, kui valmis veel 23,5 km lõik Gatšina-Krasnoje Selo, sai Tallinn rongiühenduse Peterburiga. 1876. avati Tapa-Tartu raudteeliin.
Tänu Balti raudteele hakkas kiiresti arenema praktiliselt jäävaba Tallinna sadam, kuhu ehitati tolle aja kohta suur viljaelevaator.
1877. aastal avati alaliseks liikluseks Tapa-Tartu raudteeliin, mis 1887. aastal pikenes Valgani, kus liin ühendati ehitatava Pihkva-Riia raudteega.
1940. aastal, kui Eesti raudtee lülitati NSVL raudteevõrku, oli Eesti üldkasutatavate raudteede pikkus 1447 km, sellest 772 km laiarööpmelist ja 675 km kitsarööpmelist raudteed.
Toonane Balti jaam rajati aastal 1870 arhitekt Otto Rudolf von Knüpfferi nägemuse põhjal. Siiski ei valminud hoone liini avamiseks lõplikult, tööd jätkusid veel järgmiselgi aastal.
1941. aastal pandi jaamahoone taganeva punaarmee poolt põlema, ent taastati 1945. aastal osaliselt. Aastail 1960–1966 renoveeriti jaamahoone täielikult.
Vana jaamahoone müüre on püütud rekonstrueerimise käigus osaliselt ka avada.
