L'Italia, a seguito di una lunga frammentazione politica, giunse relativamente tardi al compimento della sua rete ferroviaria. Durante l'esercizio della "Società delle strade ferrate del Lombardo Veneto e dell'Italia centrale" a Milano venne costruita la Stazione Centrale. I lavori iniziarono nel 1857 e la stazione venne inaugurata nel 1864. Sorgeva sopra un rialzo artificiale del terreno, fuori di Porta Principe Umberto che era un'apertura del Bastione fra Porta Venezia e Porta Nuova. Il progetto, in stile rinascimento francese, venne eseguito dall'amministrazione centrale delle ferrovie dell'Alta Italia allora a Parigi. Nello stesso anno il conte De la Valette ottenne dal governo sardo-piemontese la concessione per la costruzione di una ferrovia da Ginevra via Evian a St. Gingolf nel Vallese. Ebbe pure il permesso di costruire una ferrovia da Arona a Domodossola e Crevola. In quei tempi si poteva arrivare ad Arona, da Milano, via Novara dove la ferrovia "Lombardo-Veneta" faceva coincidenza con il tratto per Arona. Passarono parecchi anni e varie vicende prima che il progetto venisse completato e che Milano fosse collegata direttamente con Domodossola: la convenzione del 1895 con la Svizzera, avente lo scopo di promuovere il traforo del Sempione, impose all'Italia il problema di apporre migliorie agli accessi completando il tratto Arona Domodossola per la parte mancante da Arona stessa e Gravellona Toce. Furono anche predisposti i piani inclinati ed una galleria a spirale fino ad Iselle.
L'opera più grande di questa ferrovia resta comunque la galleria da Iselle a Briga, la più lunga mai realizzata fino alla data della sua messa in servizio (1906). Misura 19.803 metri e mette in comunicazione l'Ossola con l'Alto Vallese e precisamente la valle Diveria ( Iselle ) con l'alta valle del Rodano ( Briga ). Con essa le comunicazioni internazionali ferroviarie della Lombardia colla Svizzera occidentale e colla Francia furono notevolmente abbreviate. La costruzione del traforo presentò enormi ostacoli, specialmente a causa della elevata temperatura della roccia (56), delle spinte enormi dei terreni, delle copiose sorgenti fredde ( 1000 litri al secondo ) e calde ( 325 litri al secondo a 50). L'impresa comportò difficoltà molto superiori ad ogni aspettativa, lontane dalle peggiori previsioni dei geologi e dei tecnici che ne studiarono il progetto. I lavori, secondo il programma dell'impresa costruttrice Brandt Brandau &C., dovevano durare cinque anni e mezzo. Iniziati nell'agosto 1898, essi verranno invece portati a termine solo nel febbraio 1906, con quasi due anni di ritardo. L'incontro delle avanzate avvenne il 24 febbraio 1905. L'apertura al traffico ferroviario il 1 giugno 1906, quando vennero terminati gli impianti per la trazione elettrica.
Una novità molto importante è stata quella di aver forato, in luogo di una sola galleria a due binari, due gallerie parallele distanti 17 metri da asse ad asse, ciascuna capace di un solo binario, messe in comunicazione tra loro da cunicoli trasversali. Quella più ad est, detta n1, fu subito completata. L'altra, scavata solo in piccola sezione, venne allargata più tardi per posare il secondo binario. Con questo nuovo processo di costruzione si poté avere un'ottima ventilazione, un facile deflusso delle acque fredde e termali ed un servizio migliore realizzando anche un certo risparmio di tempo e danaro. Per dare incrocio ai treni, prima del compimento del tunnel n2, venne costruita a circa metà lunghezza, presso il confine italo-svizzero, perfino una stazione di circa 500 metri di lunghezza!
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