奉海铁路是中国东北第一条中国人自己建设的铁路。该铁路建成前，东北的铁路都是沙皇俄国和日本建设的，东北没有一条是由中国人利用自己的资金和技术建设、管理，并完全国有的铁路，奉海铁路填补了东北国有铁路的空白。东北奉海铁路自奉天省城大北边门外的毛君屯起，向东北延伸，经抚顺、营盘、八家子、北三城子等地至海龙（今吉林省境内），长236公里。1925年7月开工，1927年9月竣工。又于12月延长至朝阳镇，长16公里。此外，还修建自梅河口至西安（今辽源）支线，长66公里。1929年4月随着省城改名沈阳而改称沈海铁路。

1904年，日本和沙皇俄国为了争夺在中国东北的势力范围，在中国国土上发动了战争。日俄战争的结果，使日本在中国东北南部地区取代俄国，并攫取了东清铁路支线长春至大连的铁路及附属地，改称南满铁路。1906年，日本设立“南满洲铁道株式会社”（简称满铁），代替日本政府“管理”在东北的“权益”。满铁通过南满铁路及其附属地掠夺东北资源，对东北进行政治、经济、军事、文化等方面的侵略。当时，长春以南的铁路运输全部被满铁控制，即使是奉军使用铁路，除了交付运费之外，还加设了各种条件，比如：奉军在日本驻奉天总领事和关东军司令部批准之后才能乘车，必须临时解除一切武装，枪支弹药另行托运，关东军和铁路守备队有权监督；奉军的军事物资，必须得到关东军司令部批准才给运输；日本方面随时可以拒绝奉军运输。

张作霖主政东北后，为了摆脱日本的控制，就筹划在南满铁路东侧铺设奉天至海龙的铁路，以便使铁路运输摆脱满铁的控制，争取更多的资源流动和军事运输的自主权。可见，这条铁路的建设，从一定意义上说，就是为了同日本争夺权利，首先是铁路建设权，其次是经济权，再次就是军事运输权。

从1922年开始，张作霖就听从总参议杨宇霆和代省长王永江等人的意见，制订了修建纵贯东三省的铁路东、西干线计划，即在南满铁路之外另开一番天地，与日本人抗衡。计划的西干线是由大虎山起，经通辽、洮南、白城子，到齐齐哈尔，连接奉黑两省；东干线是由奉天起经海龙、吉林，到呼兰，连接奉吉黑三省。

1922年下半年，杨宇霆建议首先铺设东干线南段的奉海路。王永江积极支持和筹备这条铁路的修筑。可是，奉海路干支线全被日本不平等条约限制，张作霖就责成王永江与日本交涉，收回修筑权。

王永江自1923年1月开始与满铁交涉谈判，希望日本方面放弃借款权。经过两年交涉，最后奉天省用向日方借款修筑洮昂铁路（洮南至昂昂溪）作为妥协条件，取得了奉海铁路的修筑权。

奉海（沈海）铁路是奉系军阀用本国资金和技术建成的官商合办的铁路，是奉天省长公署与商民合作投资，由奉海铁路股份有限公司承建和管理的省有铁路。奉海铁路是东北第一条官商合办的铁路。奉海铁路干支线营业里程总长337.1公里，干线自奉天省城（沈阳）经海龙县至朝阳镇263.5公里；支线自梅河口至西安县城（今辽源）及煤矿73.6公里。1925年7月开工，1927年12月干支线基本完工。

1925年春，王永江在省城八王寺设立奉海铁路建设筹备处。5月14日成立奉海铁路公司，以奉天省政务厅厅长王镜寰为公司总理，原四（平）洮（南）铁路总务处长、技师陈树棠为技术长。

奉海铁路完全用中国自己的技术和资金建设的。奉海铁路是第一条官商合办的铁路。由于当时奉天省兴建项目较多（东三省兵工厂、奉天纺纱厂、东北大学及其工厂的建设项目等），财政不充裕，代省长王永江决定招募商股以补充官方资金不足。暂定奉海铁路由本国投入资金奉大洋2000万元，官商各投资一半。官股由奉天省财政厅投资，由东三省官银号支出。商股在各大银行、各地银行和各商民个人中募集。商股不足额或整个投资不足部分，由省财政厅随时垫支，保证了筑路资金来源。公司章程明确规定：“入股者以本国籍人民为限”，公司股票为记名式有价证券，股票可在中国人之间转让，“不准转让或抵押给外国人”。效益巨大

奉海铁路建成打破了日本对东北铁路运输垄断。奉海铁路的经济价值无可置疑，铁路沿线土地开垦成耕地，“物产均可吸收集中省城”。其沿途经过沈阳、抚顺、清原、海龙、东丰、西安六县，还有山城镇和朝阳镇两个商业中心市场，烟麻、粮产、森林、矿产等资源丰富，以前都通过南满铁路运输，现在都可转入奉海铁路。奉海铁路修筑期间通车的各站随时营业。初期，由于机车、货车数量少而营业亏损。1929年正式营业，收入和利润逐年增多。奉海铁路每年运出农产品90余万吨，以大豆粮食为大宗货物，占货运量70%，其次是运输西安（辽源）煤矿煤炭，以及工业品杂货:货源充足，保证营业运输获利。不到一年，奉海铁路已经成为南满铁路东部的平行竞争线。奉海铁路的建成通车也方便了沿途商贾、旅客的出行，客运量逐年增加。1929年至1931年，铁路收入每年增长200万元现大洋，增长额相当于路产的十分之一。1931年利润最多达457.6万元，相当于筑路投资的五分之一，平均每公里收入1.5万元，是自建铁路中收入和利润最多的铁路。

奉海铁路更重要的意义，还在于打破了外国对东北铁路的垄断，填补了东北无国有铁路的空白。铁别是奉海铁路与京奉铁路接轨以后，东北的土特产、山货毛皮从沈阳装车入关，关内的钢铁、五金机械等物资也运入东北，加强了东北与关内的联系。

奉海铁路起点站在沈阳，铁路的通车也推动了沈阳城市的发展。以奉海铁路为母线的铁路支线把兵工厂、大亨铁工厂、造币厂、迫击炮厂、粮秣厂等连成一气，在沈阳东部形成了新的奉海工业区板快。

1928年铁路建成通车后，奉天省长刘尚清聘请奉天商务会长、企业家张志良（字惠霖）为公司总理。于2月召开股东大会，成立公司董事会。董事会由张志良、关定保、陈树棠、金恩祺等11人组成。3月上旬，张志良被张作霖调去组建筹济局，张志良任筹济局局长，专门负责筹措奉军军需。因此，3月20日，省政府聘请交通部代理总长、京奉铁路局长常荫槐为奉海铁路督办。常荫槐把奉海铁路公司改称工程局，“节减开支，力求整顿”，还以交通部名义把洮昂铁路局闲置的新机车3辆和货车30辆调到奉海铁路使用，增加运输力和营业收入。

1928年6月4日，张作霖被日本关东军在奉天皇姑屯炸死，奉军和关内军阀的战争停止，筹济局也没有存在的必要了。于是，奉海铁路公司邀请张志良重回奉海铁路局。

1929年3月6日，商股董事陈树棠向辽宁省政府和东北政务委员会申请恢复公司并得到批准。东北政务委员会指令奉海铁路公司“专归省署管辖”，“重视民权之至意，而免失信人民”。省政府任命张志良为公司总理，组建股份公司。随着省名改为辽宁省，省城改名为沈阳，4月奉海铁路改称为沈海铁路。5月召开第二次股东大会，恢复官商合办的公司组织。

沈海铁路公司是奉天省长公署（1928年12月改为辽宁省政府）的铁路管理机关，省长任命的公司总理掌握财政、人事和业务管理权。官方投资占资金总额三分之二，为公司经营提供种种方便和优惠政策，例如免除沈海铁路公司营业税、维护沿线治安、拨给官地等优惠。沈海铁路是奉天省的省有铁路，省长公署（省政府）掌握监督权和最高管理权，为鼓励官商合办企业，在公司内保证商股投资获利和业务管理权。

九一八事变后沈海铁路落入日本之手。九一八事变后，在关东军的支持下，一批汉奸拼凑了“沈海铁路保安维持会”，接管了沈海铁路。随后，设立了伪“东北交通委员会”，并由满铁接管沈海、吉长、吉敦、吉海、四洮、洮昂、齐克等铁路。

1933年2月9日，满铁与伪满洲国交通部签订了《满洲国铁道借款及委托经营契约》、《关于满洲国铁道等借款及委托经营合并契约》、《交通总长满铁总裁间往复文书》等一系列“文件”，完成了满铁霸占东北地区全部中国铁路的手续。至此，沈海铁路等东北地区的全部国有铁路都落入日本之手。

日本侵略者霸占沈海铁路后，把沈海铁路又改称奉海铁路。

1945年8月15日，日本宣告投降以后，奉海铁路才又回到中国人自己的手中，并又一次改回“沈海铁路”的称呼。