Розгалужена залізнична мережа вимагала постійного притоку фахівців. Кадри залізничників формувалися, а згодом поповнювалися з робітників, селян і ремісників. Відкриті в Катеринославі і Луганську технічні залізничні училища готували кваліфікованих працівників. Крім того, на залізниці організувалися короткотермінові курси, на яких готували агентів служби руху і вантажного господарства, паровозників, комерційних працівників. У 1902 році в Дебальцевому була відкрита перша на російських залізницях школа артільних старост. Вони навчалися шість місяців. Два місяці приділялося літній практиці. У 1908 році школу перевели на станцію Волноваха. Пізніше там створили школу колійних майстрів.

На рубежі століть густота залізничних колій в цьому регіоні продовжувала збільшуватися. Донецько-Криворізький басейн перетворився на значний промисловий центр на українських землях. Роль залізниць в розвитку цього регіону зростала з кожним роком.

У 1900 – 1903 роках вибухнула економічна криза. Криза в промисловості і неврожай в сільському господарстві відбилися на роботі залізниць. Перевезення вантажів зменшилися. Офіційні особи поширювали чутки про те, що залізниці збиткові, і щоб підняти їхню прибутковість, необхідно підвищити провізний тариф. Ці заходи призвели до подорожчання перевезень, але стан не покращився. Скорочення вантажопотоків не однаковою мірою торкнулося сталевих магістралей. На Єкатерининській залізниці, зокрема на її донецьких ділянках, перевезення скоротилися незначно.

До кінця 1903 року промисловість Донбасу стала виходити з кризового стану. Збільшилося виробництво продукції. На 5 грудня по Єкатерининській залізниці було перевезено більше мільярда пудів різних вантажів. Це був рекорд – залізниця зайняла перше місце в Росії по вантажообігу. Але в зв’язку з російсько-японською війною частина рухомого складу була перекинута на Далекій Схід. Це дуже позначилося на роботі транспорту. Начальник Єкатерининської залізниці доповідав у Петербург, що через нестачу рухомого складу припинене навантаження хліба, щодоби недовантажується до 800 вагонів вугілля і руди.

Жовтневий і грудневий загальні політичні страйки 1905 року, у яких донецькі залізничники брали активну участь, призвели до ще більшого скорочення перевезень.

На підприємствах зібралася маса гірничої і гірничозаводської продукції. Навесні і влітку 1906 року робота транспорту Донбасу стала ще більш напруженою. У Слов’яносербському повіті дефіцит рухомого складу призвів до того, що недовантаження вугілля склало 40 – 50 відсотків. Обмежене відправлення вугілля в північні райони країни викликало зростання цін на паливо, зупинку деяких підприємств.

Уряд провів велику реорганізацію залізниць – укрупнив їх. Курсько-Харково-Севастопольська об’єдналася з Харково-Миколаївською. Нова магістраль з 1 січня 1907 року стала іменуватися Південною залізницею (деякі її ділянки проходили через Донбас).

Однак різного роду організаційні заходи не досягли мети. Транспорт Донбасу не задовольняв потреб промисловості в перевезеннях, а надмірне перевантаження призводило до передчасного зносу рухомого складу і колійного господарства.

Серйозній реконструкції піддалася станція Дебальцеве. Колійний розвиток її був недостатнім і складав 25 верств. Перебудова почалася навесні 1905 року і закінчилася восени 1908 року. Витрачено було понад 3 мільйони карбованців. План реконструкції склали інженери О. О. Некрасов і М. М. Сенков-Савойський, що поклали в її основу прогресивні рішення. Пасажирський рух відокремили від вантажного. Існуючу станцію використовували як пасажирську, а для вантажної роботи побудували нову.

Схема Дебальцевого виявилася настільки вдалою і продуманою, що послужила прикладом для спорудження в наступному багатьох великих сортувальних станцій в нашій країні.

Станцію Іловайське називали в той час воротами на Кавказ. Тут було 27 приймально-відправних і сортувальних колій, працювало п’ять маневрових паровозів. Згодом Іловайське стало великою вузловою сортувальною станцією.

Однак загальна довжина станційних колій Ясинуватської у 1911 році складала всього 24 версти, що було вкрай недостатнім. Розвиток станції відбувався безпланово, за рахунок розширення основної станції, побудованої ще в 1872 році. Нові шляхи укладалися в міру побудови чергових примикань.

У проекті, схваленому інженерною радою керівництва залізниці, передбачалося зробити колійний розвиток станції в розрахунку середньодобового прибуття 3700 вагонів. Пропонувалося відокремити пасажирський рух від вантажного шляхом спорудження окремих пасажирських ланок з перетинанням їх з вантажними в різних рівнях і будівництва двох шляхопроводів і роз’їздів на всіх п’ятьох прилягаючих лініях. Сортувальна робота, відповідно до проекту, розподілялася між станціями Ясинувата і Авдіївка.

Перебудова Ясинуватої обійшлася майже в 3 мільйони карбованців. Але затверджений проект мав серйозні недоліки. І після реконструкції станція з великою напругою забезпечувала пропуск зростаючого вагонопотоку і переробку вагонів.

Нестача, неміцність рухомого складу, одержуваного з-за кордону, змусили залізницю організувати випуск вагонів поліпшеної конструкції на місці. Наприкінці 1914 року і на початку 1915 року товарний парк поповнився критими вагонами підйомної сили 1000 пудів, виготовленими в Луганських і Нижньодніпровських майстернях. Вони були більш міцні.

Промислова криза і застій нарешті в 1910 році змінилися пожвавленням, розширенням виробництва в найважливіших галузях індустрії – у паливній, металургійній і почасти машинобудівній та коксохімічній. У Донбасі швидко зростав видобуток вугілля, виплавка чавуну та сталі.

Щоб збільшити вивіз кам’яного вугілля в північно-західні райони країни і витиснути іноземне вугілля з Балтійського узбережжя, вирішено було побудувати Північно-Донецьку залізницю. Підприємці С. С. Хрулєв і Ф. Є. Єнакієв організували для цієї мети акціонерне товариство.

Трасу нової магістралі запропонували покласти від станції Льгов Московсько-Києво-Воронезької залізниці через Харків до станції Лиха Південно-Східної залізниці з перетинанням лінії Попасна – Куп’янськ біля станції Комишуваха і лінії Дебальцеве – Міллєрове Єкатерининської залізниці по роз’їзду Мамай, прокладеному між