В 1879 році розбудова Донецької залізниці продовжувалася, і до ладу стали ланки Попасна – Лисичанськ, Хацапетівка – Кринична – Яснувата й інші. Загальна довжина мережі залізниць у районі Донецького кам’яновугільного басейну досягла 479 верст.

Являючи собою розгалужену мережу залізничних ліній, Донецька кам’яновугільна з’єднала зростаючі промислові центри Бахмут (Артемівськ), Микитівку, Краматорськ, Луганськ, Лисичанськ і інші. По станціях Микитівка і Краматорська вона межувала з Курсько-Харково-Азовською залізницею, а по станції Звєрєво – з Козлово-Воронезько-Ростовською.

У жовтні 1880 року до Донецької кам’яновугільної була приєднана Костянтинівська залізниця. Два роки по тому в експлуатацію була здана Маріупольська лінія (Олено-Маріупольська вітка), і до 1 січня 1893 року загальна довжина залізниці склала 821 версту. Це був своєрідний світовий рекорд густоти та вантажонапруженості залізничних колій.

За перші п’ять років перевезення по залізниці зросли майже в 4 рази. Вага мінерального палива у вантажообігу 1884 року склала близько 70%, солі – 12,3%. Пасажирський рух розвивався слабко.

Але все ж таки Донецька кам’яновугільна працювала збитково. Ні об’єднання залізниць, ні інші заходи не полегшували становище. У 1882 році в порівнянні з 1878 роком дефіцит коштів збільшився більш як у 10 разів. Це пояснювалося насамперед тим, що складалася залізниця з багатьох розпочатих, але не завершених залізничних ліній. Так, наприклад, найдовша ланка Дебальцеве-Звєрєво за проектом повинна була дійти до Волги, але будівництво її зупинилося на Грушевських антрацитових копальнях. Лінія Дебальцеве-Луганський завод майже не діяла, а залізнична ланка від Попасної до Лисичанська не покривала витрат на своє утримання.

Незадовільна організація перевезень впливала на розвиток промисловості Донецького басейну. У 1879 році на з’їзді гірничопромисловців Півдня Росії залізницям були пред’явлені серйозні вимоги. Гірничопромисловці скаржилися на те, що відвантаження палива йде погано. На шахтах і станціях утворилися гори невивезеного вугілля. Зовсім неприпустимим стан справ був в осінні місяці, коли рухомий склад переключали на хлібні перевезення. Вивезення вугілля різко знизилося. Багато було нарікань на дуже високі тарифи на перевезення по приватних залізницях. Однією з причин цього була низька якість рейок, що поставлялися заводом Юза. При тодішній вантажонапруженості вони служили не більше одного року. Часта заміна рейок вимагала великих грошових витрат.

Протягом багатьох років російський уряд прагнув створити в Донецькому краї металургійну промисловість, що, як масовий споживач палива, могла б сприяти швидкому росту вуглевидобутку. Однак через бідність місцевих залізних руд побудовані казенні металургійні заводи працювали погано і швидко припинили своє існування, а приватні підприємці не бажали будувати заводи.

У 80-90-х роках ХIХ століття на базі криворізьких руд будується ряд великих металургійних заводів, відкривається багато нових рудників, шахт. Видобуток вугілля збільшився більш ніж у 5 разів, зросли і залізничні перевезення. Для їхнього забезпечення треба було здійснити ряд заходів по збільшенню пропускної і провізної спроможності залізниць.

Видатний учений Д. І. Менделєєв, що працював у свій час в Інституті інженерів шляхів сполучення, виїжджав у 1887 – 1888 рр. у Донбас, де вивчав стан видобутку кам’яного вугілля і способи його транспортування до споживача. Він розробив пропозиції щодо корінного поліпшення перевезення палива. Д. І. Менделєєв відзначав: Если уголь в Донбасском крае дёшев, а оказывается дорогим вдали от него, что сильно задерживает его распространение, то… должно заботиться об удешевлении тарифа, чтобы увеличить торговое движение».

Можливості зниження тарифу вчений бачив у зменшенні експлуатаційних витрат, зокрема за рахунок уведення суворого графіка руху потягів, скорочення норм простою вагонів, створення резервів паровозів і вагонів і механізації вантажно-розвантажувальних робіт.

Але роз’єднаність залізниць Донбасу, що належали приватним особам, перешкоджала ефективному їх використанню. Потрібно було вдосконалити існуючу мережу доріг, побудувати нові ланки, що повинні були забезпечити найкоротші зв’язки між ділянками.

З укладанням одноколійної ланки між Криничною і Ханженкове кружні перевезення були ліквідовані. Єкатерининська одержала найкоротший вихід до південної ділянки Курсько-Харково-Азовської залізниці і зручний шлях вантажам з Північного Кавказу до Наддніпрянщини. У 1896 році була прокладена одноколійна лінія між станціями Шляхопровід та Кринична.

Колі відкрився рух на ділянках Дебальцеве – Попасна – Лисичанськ, промисловці стали клопотатися перед урядом про будівництво лінії Лисичанськ – Куп’янськ. Своє клопотання вони мотивували тим, що нова лінія на 165 верст скоротить шлях вугіллю від Лисичанська до Харкова й зробить дешевшим його перевезення.

Крім того, новий вихід вугілля на північ країни полегшить стан Курсько-Харково-Азовської залізниці і поліпшить доставку зерна з районів Куп’янська.

Однак спочатку ця пропозиція не одержала підтримки. І тільки згодом акціонерне товариство Південно-Східних доріг домоглося дозволу уряду на спорудження лінії Лисичанськ-Куп’янськ. Ця одноколійна лінія була побудована в 1895 році. Перевезення тут дуже швидко досягли майже таких же розмірів, як на Лозовському і Чаплинському виходах з Донбасу.

У районі нової лінії почала швидко розвиватися промисловість. Кілька рудників виникло поблизу станції Насвітевич. На початку вони не мали під’їзних колій, і вугілля доставлялося на станцію гужовим транспортом. Станції Рубіжне, Креміна, Хрипкове мали невеликий товарообіг. З відкриттям Привольнянських копалень стала вуглевантажною і станція Володіне. У Кабанньому вантажили тільки зерно. Великим роздільним пунктом було Сватове. Тут знаходилося управління служби колії, було побудоване паровозне депо на 12 стійл і майстерні служби тяги. Депо обслуговувало тяглові плечі до Куп’янська і Лисичанська.

У 1898 році одноколійна залізнична ділянка Луганськ – Міллєрове довжиною більше 100 верст ввійшла в експлуатацію. Цією лінією залізниці Донбасу з’єдналися з магістраллю