Mais malgré cette lenteur initiale, ils seront à leur tour atteints par l'engouement général. Dans un premier temps, il semblait logique que le nouveau gouvernement fédéral s'occupe de l'organisation des chemins de fer, tout comme il était chargé par la constitution de 1848 d'unifier non seulement le système postal (dont les diligences assuraient aussi les déplacements de personnes sur les longues distances) mais également les poids et mesures, ainsi que le système monétaire.

Deux Anglais, dont Robert Stephenson - fils de George, pionnier des locomotives - furent invités à suggérer un plan de réseau ferroviaire pour la Suisse. Le concept qu'ils présentèrent suivait les vallées pour éviter au maximum la construction de ponts et de tunnels. Le noeud de leur réseau se trouvait à Olten, entre Berne et Bâle. Par mesure d'économie, ils recommandèrent d'intégrer les services de bacs sur les lacs de Suisse occidentale. Ils se prononcèrent contre l'idée d'une ligne franchissant les Alpes.Ces propositions furent accueillies par un concert de critiques tel que le gouvernement recula. En 1852, le Parlement remit ses compétences en matière de chemins de fer aux cantons, lesquels octroyèrent des concessions à des compagnies privées.

Si la Suisse a vraisemblablement raté là l'occasion de se donner un réseau cohérent, les sociétés de chemin de fer se lancèrent dans de grands travaux, construisant hardiment tunnels et ponts sans se laisser impressionner ni par les recommandations des experts britanniques ni par le coût des opérations. En trois décennies, ils posèrent ainsi 2500 kilomètres de voies, y compris l'un des chantiers les plus audacieux du siècle: le tunnel du Saint-Gothard, long de 15 kilomètres, inauguré en 1882.

Dans les années 1870, les entrepreneurs helvétiques adoptèrent un nouveau type de rail, suite à l'invention de la crémaillère, qui autorisait le franchissement de pentes raides. Les touristes étaient de plus en plus nombreux à venir admirer les montagnes suisses (profitant pour cela du réseau ferré européen): ils pouvaient désormais atteindre les sommets sans le moindre effort.

On ne tarda pas à s'apercevoir que le train, bien que d'une importance capitale pour le développement économique, n'allait pas pouvoir s'autofinancer. Le point de vue selon lequel ce moyen de transport relevait du service public au même titre que les routes, les écoles ou les hôpitaux, commençait à se répandre.

Le gouvernement central avait conservé un droit de veto sur les concessions accordées par les cantons aux entrepreneurs privés. Avec le temps, il obtint des pouvoirs plus larges sur le développement ferroviaire. L'idée d'un contrôle du rail par le gouvernement n'avait jamais complètement été abandonnée.

En 1872, une nouvelle loi sur les chemins de fer rendait aux autorités fédérales le droit d'octroi des concessions aux compagnies de chemin de fer. Ces mêmes autorités se mirent à participer activement à la définition des horaires, des prix des billets et des investissements consentis dans le domaine du transport ferroviaire.

Les partisans d'un réseau fédéral entrevirent la possibilité de supprimer des emplois et de réaliser des économies en centralisant les chemins de fer. Conscient de l'importance stratégique du réseau et préoccupé par le nombre de plus en plus grand d'actionnaires étrangers des compagnies privées, le Conseil fédéral racheta des parts puis poussa à l'acquisition pure et simple de certaines d'entre elles.

Le projet de création d'une compagnie nationale fut mis en référendum en 1898. La campagne de ses promoteurs jouait sur les sentiments nationaux. Leur slogan, «Les Chemins de fer suisses au Peuple suisse» emporta l'adhésion de deux tiers des votants.

Le 1er janvier 1902, le premier train des Chemins de fer fédéraux, orné de drapeaux et de guirlandes, sa locomotive arborant la croix blanche, entrait en gare de Berne. Une ère nouvelle commençait.