Hicaz’a giden bir demiryolu hattı açma fikri ilk olarak 1864’te Alman mimar Zimpel’in Osmanlı Devleti’ne yaptığı bir teklifle ortaya atıldı. Bu teklif, Zimpel’in Osmanlı Devleti’ne Suriye’de birçok demiryolu yapma konusunda getirdiği fikrilerin arasında yer aldı. Zimpel’in teklifi hayat bulmasa da Hicaz’a giden bir demiryolu hattı açma konusu XIX. yüzyılın ikinci yarısı boyunca gündemden hiç düşmedi. Bu meyanda Mekke ve Medine’de görev yapan Osmanlı subayları ve merkezden atanan yerel idareciler bölgede Osmanlı egemenliğinin devamı ve güçlenmesi için demiryolu yapılması gerektiğini anlatan raporlar hazırladılar. Sultan II. Abdülhamid’in bilgisi dahilinde hazırlanan ve kendisine sunulan bu raporlardan en kapsamlısı 1891’de Hicaz Evkaf Müdürlüğü görevini yürüten Ahmet İzzet Efendi’ye aittir. Bu raporda, Hicaz bölgesine yapılacak bir demiryolu hattının, bölgeye dönük dış saldırılara ve isyanlara karşı asker naklini kolaylaştıracağı ve Hac seyahatini kolaylaştıracağı belirtildi. II. Abdülhamid, Ahmet İzzettin Efendi’den gelen raporu değerlendirme ve demiryolu için bir ön fizibilite çalışması görevini Mehmet Şâkir Paşa’ya verdi. Şâkir Paşa raporu inceledi, hattın tahmini maliyetini hesapladı, hattın geçebileceği uygun güzergâhın haritasını çizdirip padişaha sundu. Bununla birlikte Hicaz’a demiryolu yapılması yalnız Osmanlı Devleti’nin gündemini teşkil etmedi; 1896 yılında İngilizler de Arabistan Çöl Demiryolu Projesi adıyla bir projeyi dillendirmeye başladı. Hindistanlı gazeteci Muhammed İnşallah gazete yazıları aracılığıyla Hicaz’da Osmanlı Devleti’nin bir demiryolu yapmasının gerekliliğini savunan bir propaganda hareketi başlattı.

Hicaz’a yapılacak hat, ilk Türk ve Osmanlı demiryolu projesi olup hattın ilk olarak Şam ve Medine arasındaki kısmının yapılması, daha sonra yapılan bu ilk hatta Akabe-Cidde bağlantısının eklenmesi, son olarak hattın Yemen’e kadar uzatılması planlanmaktaydı. Uzun süre gündemde kalan hattın yapılması konusunda somut adım Sultan II. Abdülhamid’in 02. 05. 1900 tarihinde yayımladığı irade ile atıldı. Bu irade ile Sultan’ın eski rüyamdır diye nitelediği demiryolu hattının yapımına girişildi. Hat inşaatının organizasyonunu yürütmek amacıyla doğrudan doğruya Sultan’a bağlı bir Komisyon-ı Âlî kuruldu. Komisyonda Sultan, sadrazam, Nafia Nazırı gibi önemli devlet idarecileri de yer aldı. Bununla birlikte hattın organizasyon işiyle Ahmed İzzet Paşa ilgilendi. Komisyon mühendis ve fen memurlarının tayini, teftişi, hat için gereken malzemelerin temini, görevlilerin maaşlarının ödenmesi gibi pek çok görevle donatıldı. Bu komisyondan başka alt komisyonlar da kuruldu. Bu alt komisyonlar Şam ve Beyrut’ta görev yaptı.

Yapılan fizibilite çalışmalarında Hicaz Demiryolu’nun maliyeti dört milyon lira olarak öngörüldü. Yapılan hesaplamalara göre bu rakam 1901 yılına ait devlet bütçesinden yüzde 18 daha fazlaydı. Bu açıdan demiryolunun mâliyeyi sıkıntıya sokmayacak bir finansmanla yapılması için girişimler başlatıldı. O ana kadar, çoğu yabancı kaynaklardan finanse edilen Osmanlı demiryollarından farklı olarak Müslümanlar’ın kutsal topraklarını kat edecek bu demiryolunun finansmanının yerli kaynaklarla karşılanması önemli görüldü. Hat için gereken bu büyük rakamın Müslümanlar’dan toplanacak olan bağışlarla finanse edilmesine yönelik kampanyalar düzenlenmesi gündeme geldi. Bağış kampanyasını sağlıklı bir biçimde sürdürebilmek üzere Maliye Nezâreti kontrolünde taşraya kadar yayılan İâne Komisyonları teşkil edildi. Taşradan toplanan bağışlar Osmanlı Bankası'nın şubeleri ya da bankanın olmadığı yerlerde posta yoluyla İstanbul’daki İâne Komisyonu’na ulaştırıldı. Demiryolunun finansmanını daha geniş bir kesime yaymak isteyen dönemin Osmanlı devlet adamları din adamlarının vaazları ve gazetecilerin yazılarıyla Hicaz’a ulaşacak demiryolu hattının bütün İslam dünyasının ortak malı olduğu yönünde telkinlerde bulundular. Bu bağış kampanyasına 50 bin lirayla ilk katılan Sultan II. Abdülhamid oldu. Birçok memur kendi rızasıyla kampanyaya birer maaşlarını vererek destek oldu. Kampanyaya Hindistan, Mısır, Rusya, Fas, Endonezya, Singapur, Güney Afrika, Avrupa, Tunus, Cezayir ve Amerika’da yaşayan Müslümanlar da bireysel ya toplu olarak bağışta bulundular. Fas Emiri, İran Şahı ve Buhara Emîri gibi Müslüman devletlerinin sultanları da hattın yapımına maddi destek sağladı. Bu bakımdan Hicaz Demiryolu Projesi yalnız Osmanlı Devleti’nin değil bütün İslam dünyasının bir projesi haline dönüştü. Önemli bağışçılara Hicaz Demiryolu Madalyası verilmesi kampanyaya katılımı belirli oranda artırdı. İnşaat ilerleyip toplanan bağışlar demiryolunun maliyetini karşılamaya yetmeyince yeni yöntemlere başvuruldu. Bu yöntemlerden biri memurların maaşlarında kesintiye gidilmesi oldu. Resmi evrak, kâğıt basımı, iâne pulları çıkarılmasıyla da başka ek kaynaklar yaratılması düşünüldü. Yemen ve Trablusgarb’ta tedavülden kaldırılan riyaller İstanbul’a getirilip mecidiyelerle değiştirildi. Bu işlemden edinilen kâr da projeye aktarıldı. Projenin her geçen gün devlete yük olan maliyeti nedeniyle ek vergiler de konuldu. Eski pullar, kartpostallar ve cüzdanlar çıkarılıp satıldı. Bazı madenlerin işletmesi Hicaz Demiryolu Komisyonuna bırakıldı. Kurban derilerinin satışından elde edilen gelirler, hattın tamamlanan kısmında yapılan yolcu ve eşya nakliyesinden elde edilen gelirler demiryolu için harcandı. Böylece projenin finansmanının 1/3’ü bağışlardan, 2/3’ü diğer gelirlerden karşılandı.

Hattın finansmanında olduğu gibi, inşaatta çalışacak personel konusunda da Osmanlı Devleti yerli dinamikleri kullanmayı tasarladı. Bu bakımdan demiryolu yapımında yalnız Müslüman mühendislerin görev yapması önemsendi. Bu doğrultuda Nafia Nezâreti tarafından belirlenen 12 kişilik Osmanlı mühendis heyeti keşif amaçlı bölgeye gönderildi. Gönderilen heyetin tecrübesizliği ve hat güzergâhının belirlenmesinde ortaya çıkan fikir ayrılıkları başlangıçtaki yerli personel amacından uzaklaşılmasına, demiryolu yapımı konusunda tecrübeli Avrupalı mühendislerden yararlanılmasına neden oldu. Sonunda Hicaz Demiryolu inşaatı için aralarında 17 Türk, 12 Alman, beş İtalyan, beş Fransız, iki Avusturyalı, bir Belçikalı ve bir Rum asıllı mühendisin yer aldığı 43 kişilik bir teknik ekip oluşturuldu. Bu ekibin idaresi Alman mühendis Meissner’e verildi. Hattın inşaatı kutsal topraklara ulaşınca, inşaat tamamı Müslüman mühendislerin olduğu teknik ekip tarafından sürdürüldü. Hattın; güvenlik, kaba inşaat ve limanlardan gelen inşaat malzemelerinin nakliyesi gibi işler için askeri birliklerden yararlanıldı. İnşaat işlerinde çalışan erlere para ve erken terhis gibi ödüller verildi. Hat güzergahında yaşayan halk ile Avrupa’dan gelen işçiler de hat inşaatında görev aldılar. Hat inşaatında kaza geçiren yahut hayatını kaybeden işçilere tazminat ödendi. Yılda yaklaşık 288 kilometre uzunluğunda hat döşendi.

Şam’a bağlı Kadem’de 01. 09. 1900’deki törenle hat için çalışmalar başladı. Demiryolu için gerekli lokomotif, vagon, ray, çelik travers gibi malzemeler Amerika, Belçika ve Almanya’dan ithal edildi. İthal edilen malzemeler Beyrut Limanı’ndan ilgili yerlere nakledildi. Bazı malzemeler, yerli imkanlarla Tersane-i Âmire’de üretildi. Şam ve Medine arasında 1.300 kilometre uzunluğundaki Hicaz Demiryolu hattı; il olarak Şam-Der’a arasında başladı; hat 1903’te Amman’a, 1904’te Maan’a ulaştı. Aslında planda, Maan’dan Akabe Körfezi’ne döşenecek bir hat da vardı. Bu hattın asker ve silah sevkiyatını ve kıyı güvenliğini kolaylaştıracağı kesindi. Bununla birlikte, Mısır ile Osmanlı Devleti’nin sınır problemi yaşaması ve yapılacak hattın İngiltere’nin Kızıldeniz’deki askeri üstünlüğünü tehlike sokacağı endişesi İngiltere’nin Mısır lehine tavır sergilemesine neden oldu. İngilizler’in bu tavrı sonucu Akabe Körfezi’ne uzanan hattın yapımından vazgeçildi. Öte yandan 1905’te Hayfa-Der’a hattı açıldı. Bu hatla Hicaz Demiryolu Akdeniz’e bağlandı. Demiryolunun Maan’a ulaşmasından sonra 1905’te işletme idaresi kurularak hat üzerinde yolcu ve eşya taşımacılığı başladı. Hat aynı yıl Müdevvere, bir yıl sonra Meadin-i Salih’e bağlandı. Buradan itibaren inşaat tamamen Müslümanlar’dan oluşan mühendis, teknisyenler ve işçilerle yürütüldü. Hat, 1907’de el-Ulâ’ya, 1908’de Medine’ye kadar ilerledi. Hat inşaatı Medine’ye yaklaşınca II. Abdülhamid’in emriyle Hz. Muhammed’ın (sav) ruhâniyetinin rahatsız olmaması için çelik yerine ağaç traversler kullanıldı. Rayların altındaki gürültüyü engellemek için de keçe döşendi.

Sıcaklık, kuraklık, kötü arazi koşulları gibi zorluklar ve Bedevi liderlerinin bölgedeki etkinliklerinin azalacağı endişesi ve bu hattı Hindistan ve Mısır’daki varlığı için tehlikeli bulan İngiltere’nin teşvikiyle hattın yapımını engelleyici faaliyetlerine karşın hat hazırlık ve inşaat dahil olmak üzere sekiz yılda tamamlandı. Bittiğinde yaklaşık 1.464 kilometreyi bulan Hicaz Demiryolu 01. 09. 1908’de yapılan törenle Sultan II. Abdülhamid tarafından hizmete açıldı. Hizmete açılan hat 1909’da Hayfa ve Şam arasında her gün, Şam’dan Medine’ye; haftada üç gün Pazartesi, Çarşamba ve Cumartesi günleri 7:00, 10:00, 13:00 saatlerinde, Medine’den Şam’a; Salı, Perşembe ve Cuma günleri aynı saatlerde karşılıklı yolcu, eşya, inşaat malzemeleri, askeri erzak ve hacıların nakli gibi faaliyetlerle hizmete başladı.

Bu hattı kullanarak bir yılda ortalama 16 bin hacı adayı Medine’ye ulaştı. Açıldığı 1908 senesinden 1913’e kadar geçen beş yılda hat boyunca ilerleyen tren katarları toplam 970 bin yolcu taşıdı. Hattın yoğun ilgi görmesi; 72 saatte tamamlanan güvenli, konforlu ve ucuz bir yolculuk sunmasıdır. Hat yolcu taşımacılığı yanında yük taşımacılığında da önemli bir rol oynadı. Hat boyunca, 1910 yılında 66 bin ton gıda, kömür gibi ticari emtia ile 2.788 baş hayvan, 1913’te 112 bin ticari emtia ile 6.477 baş hayvan nakledildi. Bu hareketlilik, bir yandan hat güzergahındaki yerleşim yerlerinde Osmanlı merkezi otoritesini, diğer yandan söz konusu güzergahta ekonomik kalkınmayı, nüfus artışını ve imar faaliyetlerini çoğalttı Hicaz demiryolu siyasi ve maddi kazançları yanında dünya üzerindeki Müslümanlar’ın bir ideal etrafında toplanabileceğini ve işbirliği yapabileceğini de ortaya koydu.

Hattın gördüğü yoğun ilgi yeni ihtiyaçların doğmasına neden oldu. Bu bağlamda açık vagonlar kapalı vagonlarla değiştirildi. Trenin hareket saatleri namaz vakitlerine göre düzenlendi; ara istasyonlarda hacıların namaz kılmasına imkân verecek kadar beklenildi ve trende görevli imam bulunduruldu. Hac mevsimi sırasında salgın hastalıklara bir önlem olarak Tebük’te karantina için tahaffuzhane kurulması adına 14. 11. 1908’de kanun çıkarıldı. Bazen yolcular için kolaylıklar da yapıldı. Örneğin, Hac mevsimi ve önemli dini günler için tren biletlerinde indirim yapıldı. 1912 yılında alınan bir kararla Medine’ye giden fakir hacıların yüzde ikisi; Medine’den dönen fakir hacıların yüzde dördü ücretsiz taşındı; bu yolcuların 20 kilograma kadar olan yüklerinden ücret alınmadı.

Hicaz Demiryolu, Osmanlı Devleti lehine askerî, iktisadî ve siyasi anlamda bazı önemli katkılar sağladı. 1910 yılında asker, silah, erzak nakliyesinin bu hat kullanılarak kısa sürede yapılmasıyla Yemen Olayları kolayca bastırıldı. Bu hat yardımıyla 1914 yılında Yemen’e 147.587 asker kolaylıkla sevk edildi. Birinci Dünya Savaşı’nda Sina, Filistin ve Suriye cepheleriyle bağlantıda ve Medine şehrinin 1919 yılına kadar direnmesinde hayati rol oynadı.

Hattın yapımına muhalif olan Bedevîler’in hat inşaatına saldırıları hattın yapımı tamamlandıktan sonra da sürdü. Daha sonra yapılan eklerle hattın uzunluğu 1.750 kilometreye ulaştı. Medine-Mekke, Cidde-Mekke arasına yapımı düşünülen hatlar yapılamadı. Hicaz Demiryolu, 1909 yılına kadar resmi yazışmalarda Hamidiye-Hicaz Demiryolu adıyla anıldı. II. Abdülhamid’in tahttan indirilmesinden sonra Hicaz Demiryolu olarak zikredildi. Hattın yönetimi 1909 senesine kadar Hamidiye-Hicaz Demiryolu İdare-i Maliyesi Nezareti adındayken 1909’da Hicaz Demiryolu Nezareti olarak değiştirilip Sadaret’e bağlandı. Hicaz Demiryolu yönetimi, 1912’de Sadaret’in kontrolünden alınıp Harbiye Nezareti’ne verildi.

Birinci Dünya Savaşı’ndan Osmanlı Devleti yenik ayrılıp toprakları dağılınca Hicaz hattı dörde ayrıldı. Hayfa-Semah hattı Filistin’de, Müdevvere-Medine hattı Hicaz Haşimî Krallığı, daha sonra Suudî Arabistan’da, Şam-Der’a, Der’a-Semah hattı Suriye’de, Der’a-Müdevvere hattı Ürdün sınırları içerisinde kaldı. Manda ve himaye rejiminin uygulandığı bölgelerdeki hatlar İngiliz ve Fransız hükümetlerince idare edildi. 1948 yılında Suudî Arabistan Ürdün-Suriye hattını yeniden yapmak için komite oluştursa da Arap-İsrail anlaşmazlığı nedeniyle hattın Der’a-Hayfa bölümü kapandı. İngilizler, Filistin meselesinde Araplar’ı memnun etmek için hattın tamirini üstlense de 1967 Arap-İsrail savaşı nedeniyle tamir bir türlü gerçekleşemedi. Hattın Suriye-Ürdün kısmında yolcu ve mal taşınması devam etti. Ürdün, fosfat taşımacılığı için 1975’te Kızıldeniz Akabe Limanı’na uzanan yeni bir hat inşa etti. Hattın Suudî Arabistan’da kalan istasyonu kaderine terk edildi; günümüze rayların yalnız enkazı ulaşabilmektedir. Böylece Birinci Dünya Savaşı’ndan sonra meydana gelen gelişmeler gerek Ortadoğu ülkelerini birbirine bağlayan, gerekse hacıların kutsal topraklara ulaşımını sağlayan bu demiryolu hattını işlevsiz bir hale soktu.