13 мая 1836 года началось строительство первой в России железной дороги по маршруту Петербург — Царское Село — Павловск. Она стала первой в стране железной дорогой общественного пользования. Строительством Царскосельской железной дороги руководил австрийский инженер Франц Герстнер.
Несколько месяцев в России он изучал местные пути сообщения, а затем представил императору Николаю I доклад о необходимости строительства железных дорог в России. После рассмотрения специальным комитетом всех аспектов, Герстнеру была выдана привилегия на постройку железной дороги и было дозволено учредить акционерное общество с капиталом в 3 млн рублей. В результате через полгода средства на строительство были собраны, и в апреле 1836 года указ Николая I о сооружении Царскосельской железной дороги был обнародован.
Строительство дороги планировалось завершить за 5 месяцев. Почти всю трассу распределили на участки, отданные подрядчикам, а техническое руководство осуществляли 17 инженеров, пятеро из которых уже имели опыт подобных работ на железных дорогах Англии. Стройку охраняли около сотни смотрителей и солдат. Всего в период строительства на трассе работало более 3 тысяч человек. Главными рабочими инструментами являлись лопаты и кирки, использовались тачки и конные повозки.
В августе приступили к укладке железнодорожного полотна и за месяц уложили 5 км. Причем для Царскосельской дороги Герстнером была выбрана колея шириной 1829 мм. По его мнению, принятая в Европе ширина 1435 мм была слишком мала для создания правильной конструкции паровозов и вагонов. Практически все составляющие железной дороги закупались за границей.
Строительный сезон 1836 года заканчивался, но работы завершены не были. Чтобы спасти положение и репутацию, Герстнер решил открыть движение на готовом участке дороги между Царским Селом и Павловском (3,5 версты). Первая поездка поезда с конной тягой по этому маршруту состоялась 27 сентября и заняла 15 минут. Вскоре на железную дорогу был доставлен из Англии паровоз, и 6 ноября был совершен первый рейс поезда на паровой тяге. Поездки были бесплатными, поэтому в каждый вагон набивалось до 50 человек.
Участок между Петербургом и Царским Селом длиной 25 километров был открыт (30 октября) 11 ноября 1837 года. Это стало официальной датой открытия Царскосельской железной дороги. Первый поезд, который вел сам Герстнер, состоящий из паровоза и восьми вагонов, в одном из которых ехал император, прошел это расстояние за 35 минут.
На всем протяжении от Петербурга до Павловска дорога была открыта к июню 1838 года. Так как дорога была однопутной с разъездом посередине, то поезда с конечных станций отправлялись одновременно и расходились на станции Московское шоссе, после чего продолжали маршрут. Поездка занимала 42 минуты, средняя скорость движения была 32 км/час.
Отношение к Царскосельской дороге было неоднозначным. Поначалу она вообще воспринималась как забавный аттракцион, отчего многие называли ее «увеселительной». Однако специалисты понимали значение дороги для развития железнодорожного строительства в России. В качестве самостоятельной железной дороги Царскосельская дорога просуществовала до 2 января 1900 года, после чего она была включена в состав Московско-Виндаво-Рыбинской железной дороги и была перешита на русскую колею (1524 мм).