Пенза – один из крупнейших железнодорожных узлов в центральной части России, связывающий Москву с районами Урала, Сибири, Дальнего Востока, государствами Средней Азии и Казахстаном.

По территории области проходят две ведущие железные дороги страны: Куйбышевская и Юго-Восточная.

В Пензенской губернии в мае 1872 года под руководством инженера Н.Л. Макова начались работы по строительству Моршанско-Сызранской железной дороги. На участке Пачелма – Кузнецк было сооружено 146 мостов, в том числе 7 больших. Одновременно возводились водонапорные башни, кузницы, пакгаузы, мельницы, элеваторы, паровозный сарай (депо), вокзалы. 12 октября 1874 года участок Моршанск – Пенза – Сызрань протяженностью 520 км открылся для грузовых и пассажирских поездов. Трасса была однопутной, ширина колеи 1524 мм. От Моршанска на Пензу в 15 часов 25 минут был отправлен скорый поезд № 1. К этому времени железнодорожный подвижной состав насчитывал 16 товарно-пассажирских паровозов серии «А» Коломенского завода, 26 товарных паровозов, 52 пассажирских и 15 багажных вагонов. Грузовой парк имел 530 крытых вагонов и 146 платформ.

От Моршанска до Сызрани было 23 станции, из которых 2 – первого класса, в Пензе и Сызрани, 4 – второго, а остальные – третьего и четвертого классов.

Открывается паровозное депо, ныне локомотивное депо Пенза-3, имевшее 4 паровозных стойла.

В 1880 году в Пензе открыто техническое железнодорожное училище Моршанско-Сызранской железной дороги. Выпускники направлялись на работу в паровозное депо, мастерские и технические пункты по ремонту вагонов.

В 1889 году Моршанско-Сызранская железная дорога была выкуплена правительством, слита с другими участками и преобразована в Сызранско-Вяземскую.

К концу 1870-х годов товарооборот возрос вдвое. Через станцию Пенза в сутки проходило 2пары пассажирских и свыше 10 товарных составов. Центр и Запад страны, в том числе балтийские порты, через этот путь связывались с районами, богатыми хлебом и другой сельскохозяйственной продукцией, - Волгой, Уралом, Сибирью, Средней Азией.

16 декабря 1895 года был открыт участок Пенза – Рузаевка, соединивший Московско-Казанскую и Сызрано-Вяземскую дороги, было сооружено 58 мостов. Губерния получила выход на Сибирь, к верхней Волге и второй путь на Москву, который был длиннее первого на 43 км.

В районе дороги имелись избытки хлеба, пеньки, лука и другой продукции. Трасса использовалась и для транзитных грузов.

1 декабря 1896 года началось движение по линии, связавшей Пензу через Ртищево с южными губерниями России, с Черным и Азовским морями.

Пенза становится крупным железнодорожным узлом, имеющим общероссийское значение. В это время строится несколько станций, а также внутриузловые транспортные развязки. Станция Пенза-3 выполняла роль передаточного пункта между Рязано-Уральской и Сызрано-Вяземской дорогами. При отсутствии судоходных рек и шоссейных дорог железная дорога решала проблему вывоза сельскохозяйственных продуктов, способствовала дальнейшему развитию производительных сил края. В конце XIX века через станцию Пенза-товарная ежегодно проходило свыше 100 миллионов пудов грузов. В начале XX века среднегодовая сумма вывоза составляла более 28 миллионов рублей, а ввоза – 5 миллионов. За пределы губернии вывозились рожь, овес, картофель, конопля, горох, пшеница, гречиха, просо, живой скот, овчина, коровье масло, яйца, лук, спички, писчебумажные изделия. Через железную дорогу Пенза была связана с различными рынками: за границу страны шло 20% вывозимых товаров, на Петербург и Москву – по 13%, на остальные районы России – свыше 40%, непосредственно в Пензенскую губернию – 8%.

Развитие железнодорожного транспорта способствовало формированию значительного по численности отряда рабочего класса, росту населения губернского центра, возникновению учебных заведений железнодорожного профиля.

После окончания Гражданской войны началось дальнейшее развитие железнодорожного транспорта. В 1923 году обновился подвижной состав. В 1924 году были установлены решетчатые светофоры. В 1927 году стрелочные переводы оборудованы контрольными замками, в 1928 году установлены телефоны и селекторные аппараты.

В феврале 1939 года создается Пензенская железная дорога, которая состояла из главной линии Таловая – Поворино – Балашов – Кузнецк. В 1946 году организовано Пензенское отделение Куйбышевской железной дороги, которое работает и поныне.

В 1990 году локомотивный парк Пензенского отделения насчитывал 150 электровозов и более 100 тепловозов. Перевозки грузов и пассажиров осуществляются электровозной тягой на участках Пенза – Кузнецк и Пенза – Рузаевка, а на участке Пенза – Пачелма – тепловозной тягой. За год в среднем по железной дороге передвигаются свыше 5 миллионов пассажиров и около миллиона тонн грузов.