Царскосельском железная дорога — первая железная дорога общественного пользования в России (до открытия в 1840 году Варшаво-Венской железной дороги — единственная в стране, 6-я в мире). Построена для обеспечения железнодорожного сообщения между Царскосельским вокзалом Санкт-Петербурга, Царским Селом и Павловском.
В 1834 году горное ведомство России пригласило к себе на работу профессора Венского политехнического института, строителя первой железной дороги общего пользования в Европе Франца Антона фон Герстнера. В том же году он был командирован на Урал для изучения условий сбыта продукции горных заводов и обзора местных путей сообщения.
По возвращении в Петербург он предоставил Николаю I доклад о необходимости строительства железных дорог в России, в том числе и магистрали Петербург — Москва. После рассмотрения технических и экономических аспектов строительства таких дорог специальным комитетом Герстнеру была выдана привилегия на постройку Царскосельской железной дороги (Петербург — Царское Село — Павловск).
Средства для выполнения работ (три миллиона рублей) были собраны по подписке в течение шести месяцев. К весне 1836 года все было подготовлено для начала работ. Указ императора Николая I от 21 марта 1836 года о сооружении Царскосельской железной дороги был обнародован 15 апреля 1836 года. Строительство началось 1 мая 1836 года.
Насыпь начали возводить в мае 1836 года. Всю трассу, за исключением местности, прилегающей к Петербургу, которая не была приобретена обществом, распределили на участки, отданные подрядчикам и артелям в 30-40 человек. Техническое руководство строительством осуществляли 17 инженеров, пятеро из которых уже выполняли подобные работы на железных дорогах Англии. Стройку охраняли 30 смотрителей и столько же солдат и сторожей.
Всего в период наиболее интенсивного строительства насыпи на трассе работали до 1800 человек. Во второй половине лета к ним присоединилось 1400 солдат, снятых с Красносельских лагерей. Главными рабочими инструментами являлись лопаты и кирки, использовались тачки и конные повозки.
Торжественное открытие всей линии Царскосельской железной дороги в присутствии всех министров и дипломатического корпуса состоялось 11 ноября (30 октября по ст. ст.) 1837 года. Ширина колеи — 1829 мм. Первым рейсом из Петербурга в Царское Село управлял сам Герстнер.
До Обводного канала в целях безопасности поезд шёл медленно, и лишь перейдя мост, начал набирать скорость. Через 35 минут под громкие рукоплескания и крики "Ура!" встречающих поезд подошёл к платформе станции Царское Село. Здесь в двух больших залах приехавших ожидали накрытые столы, состоялся торжественный банкет.
Открытие железной дороги вызвало небывалый резонанс в обществе. Всюду, на плакатах, в газетах и даже на конфетах появились изображения паровозов. На сцене Александринского театра давали водевиль "Поездка в Царское Село", в котором главная роль была отведена паровозу.
Первые поезда состояли из вагонов четырёх классов. Самыми комфортабельными были кареты, называвшиеся "берлинами", — это были вагоны с крытыми кузовами и мягкими сиденьями для восьми человек. Вместимость вагонов остальных классов составляла 10 пассажиров.
"Дилижансами" называли мягкие крытые вагоны большей вместимости; следующие классы были представлены открытыми повозками ("линейками"): повозки с крышами назывались "шарабаны", без крыши — "ваггоны". Все вагоны были закуплены за границей и не имели отопления и освещения. Для обслуживания и ремонта подвижного состава в Петербурге имелось депо.
Помимо двух основных путей был обустроен "Императорский путь", — третий путь, который шёл из Петербурга, и ответвлялся на отдельную станцию, по которому пропускался императорский поезд между Санкт-Петербургом и Царским Селом. Для августейших пассажиров была устроена отдельная станция "Императорский павильон" в Царском Селе и павильон на Введенском канале в Санкт-Петербурге, которые сохранились до нашего времени.
В настоящее время исторический участок входит в состав Витебского направления ОЖД, по его ходу располагаются Паровозный Музей и Малая Октябрьская железная дорога.