经历了甲午战争的日本，深刻体会到在现代战争中，后勤保障的优劣决定了胜负。最初，日本陆军认为铁路的作用仅限于在敌军登陆日本本岛时，用来调动部队。
明治五年（1872年）10月14日，日本第一条铁路——新桥至横滨线开通。此后，每年的10月14日被定为“铁路日”，以纪念这一天。当时的横滨站（现在的樱木町站）的全景十分壮观。
经过对外战争的经验，日本认识到，不仅要运输部队，还必须快速将大量物资运送到集结地。因此，东海道线在甲午战争之后继续进行改良工程。
其中，双轨化的推进尤为关键，因为这有助于提高运输能力。交通瓶颈之一的关原，在明治33年（1900年）也实现了双轨化。至日俄战争爆发前，东海道线已有七成以上的线路完成了双轨化。
然而，由于急于备战并推进双轨化工程，关于是否应引入宽轨（1435mm，国际标准轨）的讨论被搁置了，因为引入宽轨需要对隧道进行大规模改造。结果，日本铁路的轨距最终固定为1067mm的窄轨。
在东北方向，日本铁路早在明治24年（1891年）就完成了上野至青森的东北线，但从福岛到青森的奥羽线的建设进展较慢。日俄战争和谈会议期间，福岛至青森的铁路才刚全线贯通。因此，东北方向的兵员运输主要依靠东北线来完成。
自明治维新以来，北海道的开发逐步推进。连接小樽、旭川、室兰和札幌的线路，在日俄战争前已由政府和民间共同运营。虽然函馆与小樽之间的铁路尚未建成，但俄罗斯军队并没有像预想的那样登陆北海道。旭川第7师团派往函馆的部队，也是乘坐铁路到达室兰后，再徒步前往函馆，因此并未受到大的影响。
俄罗斯则一直谋求控制从满洲到朝鲜半岛的区域，并不断推进连接远东的铁路建设。1897年，连接符拉迪沃斯托克（海参崴）和哈巴罗夫斯克的乌苏里铁路开通，随后延伸至南满洲。
三国干涉迫使日本放弃对辽东半岛的占领后，俄罗斯于1896年与清政府签订了《俄清密约》。根据该协议，如果日本再次攻击清朝，俄罗斯将作为保护者，而清朝则将满洲的利益交予俄罗斯。作为密约的一部分，俄罗斯于1898年租借了旅顺和大连，并在旅顺设立了太平洋舰队的基地，还获得了修建通往旅顺的铁路的权利。
日本在甲午战争中获胜后，将清朝赶出了朝鲜半岛。尽管美国商人莫里斯曾获得京城（当时的汉城，现首尔）至釜山铁路的建设权，但项目搁置。渋泽栄一等人于明治31年（1898年）接手了该铁路建设权，并于明治34年（1901年）成立了京釜铁路公司，开始建设。虽然在铁路建成过程中，日俄战争爆发，但他们通过渡船等方式暂时连接部分河流，终于在明治38年（1905年）全线贯通。
与此同时，清政府腐败不堪，列强侵略使其面临国家分裂的危机。外国产品的大量涌入使农民生活陷入困境，基督教的传教行为更是激起了民众的愤怒，排外情绪高涨。
这些不满的民众和破产的农民与反基督教的秘密组织义和拳结盟，势力迅速扩大。清政府的保守派无法完全镇压义和拳，反而将其纳入民兵组织“团练”，并改名为“义和团”。
经过半合法化的义和团开始在华北地区扩展，最终包围了北京的各国公使馆区。至此，日本、俄罗斯、英国、美国、德国、法国、意大利和奥地利组成了八国联军，镇压了义和团。在这场战斗中，日军和俄军发挥了主力作用。
1900年，八国联军镇压义和团的士兵合影。照片中依次为英国、美国、澳大利亚、英属印度、德国、法国、奥地利、意大利、日本的士兵。
日本军队的卓越表现得到了欧美列强的高度评价，但这也加深了俄罗斯的警惕。以彻底镇压义和团为借口，俄罗斯占领了整个满洲。日英美对此强烈抗议，俄罗斯承诺撤军，但不仅没有遵守，还加强了驻军。
对俄罗斯在远东扩张的担忧促使英国在明治35年（1902年）与日本缔结了同盟，给了日本强有力的后盾。
明治35年（1902年）1月30日，为了遏制俄罗斯帝国在远东的扩张，以及德国在亚洲的势力增长，日本与英国签订了《日英同盟》。驻英日本公使林薰和英国外交大臣第5代兰斯当侯爵亨利·佩蒂-菲茨莫里斯在兰斯当侯爵府签署了该协议，此后该同盟持续了20多年。
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