Весною 1859 года началось строительство. Главным инженером был назначен Валериан Александрович Панаев.
Первые 25 верст от Царицына проходили в пределах Саратовской губернии, остальные 47 - по землям Войска Донского. Для строительства потребовались тысячи рабочих рук. Подрядчики - люди прижимистые - вербовали тех людей, которым можно было заплатить как можно меньше. Так, купец Гладин, отправляя своего приказчика в Нижний Новгород, давал наказ: «Людишек старайся набирать беспачпортных, да всяких сыскных мужиков. Их на Волге-матушке тьма-тьмущая. Такой товар придется подешевле».
Весной 1859 года в Царицын на баржах было доставлено две тысячи рабочих. Однако к началу работ на линии не было подготовлено ни помещений, ни продовольствия. Вот что писал в то время журнал «Современник»:
«…Обманом завербованные сами рыли для жилья в земле ямы, в которых сооружались нары. На них нет ни соломы, ни рогож, под боком доска, под головой кулак.
От дизентерии и тифа в июне больных шестьсот, умерших девяносто три. Особенно недопустимо устроено питание на участке 59-й версты около хутора Калача. Чтобы не разбегались рабочие, поставлена казачья охрана, даже около шалаша больных стоит часовой. Малейший протест против дурной пищи, обсчетов, непосильных уроков выработки выдается как бунт».
Санитарно-врачебное обслуживание было поставлено крайне плохо: на всем протяжении пути работали один врач и один фельдшер, в результате чего смертность на строительстве дороги доходила до 20 человек в день. Из-за непосильных условий труда началось массовое бегство рабочих. За 1859 год из 2000 строителей умерло 500, бежало 300.
Весной 1860 года новые 2500 рабочих были завербованы в Рязанской, Тамбовской, Воронежской губерниях. Положение их было страшное. Н. А. Добролюбов в журнале «Современник» писал в статье «Опыты отучения людей от пищи по материалам со строительства Волго-Донской железной дороги»: «Как же не умирать людям, которых не кормят по нескольку дней, привозят и пускают в голую бесплодную степь, без хлеба, без всяких запасов, на сорокаградусной жаре, не заготовивши им никаких помещений, не пославши с ними ни лекаря, ни медиков… Как тут не умереть человеку»
Рабочие стали бросать работу: 19 мая 1860 года бежало 102 человека, 23 мая - 207, 26 мая - 144. Царицынский исправник учинил погоню, в которой один беглец был убит и несколько человек ранено. Слух об этом быстро облетел всю железную дорогу, вызвал общие волнения, доходившие до вооруженных столкновений с полицией и солдатами.
Правительство направило для расследования причин волнения на железной дороге флигель-адъютанта Рылеева. Вот что он сообщил императору Александру II в рапорте от 29 июля 1860 года: «Сын Гладина, решив остановить побеги, пошел на крайние меры. Он обратился к царицынскому городничему, который 24 мая жестоко пересек 20 человек. В числе наказанных был старик 64 лет, привезший с собой на работу 2 сыновей. Последние просили наказать их вместо отца, но просьба их не была уважена. И жестоко высеченный 150 ударами старик пролежал потом около недели в лазарете…
Городничий без всякого исследования дела приступал к наказанию рабочих, дозволял себе рвать у наказанных бороды, бить людей ногами…».
Строительство дороги продолжалось. Три года напряженного труда привели к окончанию работ. Сколько отдано жизней на возведение железнодорожного пути, до сих пор неизвестно. Шпалы для дороги изготовлялись в Царицыне, рельсы - на Урале, на демидовских заводах. На берегу Волги за речкой Царицей открылась станция Волжская, через которую доставлялись различные необходимые материалы при строительстве линии. Из Петербурга водою пригнали 10 старых немецких паровозов с дровяным отоплением. Это вызвало возмущение среди русских специалистов, так как к тому времени уже вступил в строй Александровский казенный завод, выпускавший мощные локомотивы.
5 мая 1862 года состоялось торжественное
открытие дороги. Дотянулся проклятый...