1912年4月1日，孙中山正式解除临时大总统职务，将民国大权拱手让给袁世凯。
孙中山的这次让权，在他看来延续二千多年的封建帝制被推翻，民主共和国已建立，虽然迫于内外压力把大权让与袁世凯，但袁世凯公开宣布“共和为最良国体”“永不使君主政体再行于中国”“谨守宪法”的承诺，那么由谁来做总统是无关紧要的。
在解职的同一天，孙中山出席了南京同盟会为他举行的饯别会，发表了《实行社会革命》为题的演讲，提出今后自己要把主要的精力放在宣传民生主义，发展实业和铁路建设。
孙中山不仅是这样说的，而且是这样做的。他开始周游各省，宣传民生主义，专心致力于实业和铁路建设，走上他所说的“解职不是不理事”的新阶段。
7月17日，民国铁道协会成立，孙中山被选为会长，黄兴为副会长，22日正式就职。孙中山特别指出：一国人民的文化的高低与经济发展的状况，恒与铁路发展成比例。中国地广人众，而文明与生计均不及欧美，铁路的不发达，实为重要的原因。凡立国铁路愈多，则其国愈富强。如美国现有铁路二十余万里，合中国里数七十余万里，乃成全球最富之国。”
8月24日，孙中山应袁世凯之邀抵达北京。
孙中山这次来北京的目的之一，是希望他的铁道建设计划，能够得到参议院的赞同和政府的特许。袁世凯表面上满足了他的这个愿望，任命他为全国铁路督办。 实际上，孙中山所获“全国铁路督办” 仅是一个名义上的职务任命，虽有其名，然并无实权。但是孙中山却是认真的，回到上海后立即成立“中国铁路总公司”，并请詹天佑任他的助手。
孙中山所预定的三大铁路干线分别是：
一由广州经广西、云南、四川间，通入西藏,绕至天山之南；
二是由扬子江口经江苏、安徽、河南、陕西、甘肃、新疆至伊犁；
三是由秦皇岛，绕辽东，折入蒙古，直穿外蒙古，以达于乌梁海。
三大铁路资本定为六十亿，里程共计二十万里，限期十年。
此外，按照孙中山的设想，各省的省会均构成为铁路中心，每个重要城市的铁路干线多至八、九条不等。通过这些四通八达的铁路干线，将全国各地连成一体。
孙中山给未来的中国描绘的一幅雄伟、壮丽的蓝图，一再宣传要在十年内建二十万的铁路，确定是他真实的主张和美好的愿景且信心十足。但是，消息传出，曲高和寡，人们认为这是徒尚理想，不切实际，是根本办不到的事，说他是放大炮，“孙大炮”之名由此传了开来。
为什么孙中山会如此重视铁路的建设呢?
建造铁路并非心血来潮，早在1984年孙中山就在《上李鸿章书》中陈述了修筑铁道的重要性。他说，在陆地上“铁道纵横，四通八达，凡轮船所不至，有轮车以济之。其利较轮船为尤溥，以无波涛之险，无礁石之虞。数十年来，泰西各国虽山僻之区亦行铁轨。故其货物能转输利便，运接灵速；遇一方困乏，四境济之，虽有荒旱之灾，而无饥馑之患。故凡有铁路之邦，则全国四通八达，流行无滞；无铁路之国，动辄掣时，比之瘫痪不仁。地球各邦今已视铁路为命脉矣，岂特便商贾之载运而已哉。”并因而向李鸿章提出招商兴路的建议，建议先进繁富之区，如粤港、苏沪、津通等处筑路，但他的上书并没有引起李鸿章的重视。
孙中山认真研究了美国、英国、法国等在19世纪后半叶经济飞速发展的成功经验，得出“处今日之世界无铁道无以立国”的结论。而且孙中山认为当时中国乱成那个样子，无论何人从政都不会有所作为，与其空谈政治，还不如从事实实在在的实业建设，为国家和人民谋福利。所以，他立志由政治战线转到经济战线，打算为民族为人民做点实事，希望通过发展铁路事业来奠定国家富强的基础。
孙中山还认为“现在强邻如虎，各欲吞食我国”，只有练兵和修建铁路才能免遭亡国灭种的厄运。1912年8月28日，他在与《亚细亚日报》记者的谈话中指出：建路、练兵两策，以铁路为先。他计算如果每个省有十万兵力，战时运用铁路运兵，中国可以迅速集结百万兵力，抵御外敌可成。
卸任后，孙中山积极钻研铁路工程资料，规划铁路建设，并视察了京张、北宁、津浦、陇海等铁路，几乎走遍了半个中国，所到之处，他在演说、谈话、撰文中，都反复强调修建铁路的重要性，并断定十年内修20万里铁路这是一定能够实现的。
1913年7月4日，孙中山领导的中国铁路总公司与英国宝林公司在上海签订了广州到重庆铁路，以及将来展筑至兰州铁路借款合同。由该公司承包建筑和招募债款，确定建筑应得的利益，在工程分段建成后，逐段交还使用。
正当孙中山把理想付诸实施的时候，北洋袁世凯政府为取得帝国主义在财政上的支持，铲除异己军事力量，巩固其反动统治，以办理辛亥革命“善后”为名，从英国、法国、德国、沙俄、日本等五国组成的银行团，获得2500万英镑的善后大借款。紧接着发生了刺杀宋教仁案，孙中山与袁世凯决裂。7月23日，袁世凯下令取消孙中山的筹办全国铁路权，孙中山兴办中国铁路的雄心壮志，仅仅只存在10个月，一条铁路也没有来得及修建，就残遭夭折。
千磨万击还坚劲，任尔东西南北风。失败后的孙中山继续关心中国铁路的发展。1918年孙中山闭门书斋，著书立说，完成了《建国方略》全部著作，描绘了一幅未来中国铁路建筑的宏伟蓝图，提出较系统的铁路网建设规划设想。按各地区来分别制定铁路的发展计划，分成中央铁路系统、东南铁路系统、西南铁路系统、东北铁路系统、西北铁路系统、扩张西北铁路系统、高原铁路系统等七大系统，另外还规定创设机车、客货车制造厂等，并附有铁路线路图。
中央铁路系统。以北方、东方大港（渤海港北岸、杭州湾北岸与乍浦和澉浦之间）为出发点，途径包括长江以北地区及内蒙古、新疆一部分，共建24条铁路，全系统共计16600英里。中央铁路系统所经地区有丰富的矿产资源，有潜在的农业资源，是中国铁路系统中最重要的核心部分。
东南铁路系统。以东方、南方大港为始点，经过浙江、福建、江西三省及江苏、安徽、湖北、湖南及广东的一部分，共建13条铁路，这一系统共计约9000英里。该地区农、矿、物丰富，且人口稠密，建设铁路，利益必多。
西南铁路系统。以南方大港（广州附近）为起点，经四川、云南、广西、贵州和广东、湖南两省一部分，建设7条铁路线，组成扇形铁路网，共计6500英里。此线路对所经地区的自然资源开发、人口平衡发展、民族团结等均会产生巨大的利益。
东北铁路系统。包括东北各省及河北、内蒙的一部分，共建20条铁路，这一系统约9000英里。该地区直达辽东海湾，不仅是中国富庶的粮食产地，而且森林、矿产亦多，在这里建铁路是最有利国家事业发展。
西北铁路系统。以计划中的北方大港为起点，途经蒙古、新疆、甘肃等地，建设8条铁路。这一系统共计7000多英里，将成为欧亚铁路系统的主干线，不仅连接太平洋岸从陆路通往欧洲，而且为所经富饶而未开发地区经济资源得以利用开发，国防边境得以巩固，利国利民。
扩张西北铁路系统。西北铁路系统包括蒙古、新疆与甘肃的部分地区，扩张西北18条铁路，共计16000英里。
高原铁路系统。西藏、青海、新疆一部分，及甘肃、四川、云南等地方，共修建16条铁路，该系统共计11000英里。这一地区有最富的农业，最美的牧场，且西藏金矿丰富，黄铜尤为其特产，因此修建铁路利益甚大。
实事求是的讲，孙中山拟议的中国铁路建设计划，全面、细致、具体、周全，但也缺乏必要的科学论证与实际可操作性，甚至有些意见属于纸上谈兵。
100多年前的中国，我们面对的不仅仅是贫穷与落后，还有破碎的山河。960多万平方千米的陆地国土看似面积广大，山地与丘陵却占60%以上。四大高原、四大盆地和三大平原镶嵌在纵横交错的山地中，沙漠戈壁广布西北，高山峡谷遍布西南，在相对平坦的东部，大江大河多自西向东流淌，缺少纵贯南北的天然航道。形成各自独立的地理单元，彼此连接困难。
比如，新疆——西藏、云南——西藏之间的铁路建设，不仅需要耗费巨资，而且在当时的技术条件下，在高寒失水地区修筑铁路、长期运行都有致命的困难。
比如，铁路的具体走向未必科学可行，线路过于繁密。从广州入黔、滇、川的许多线路，也不必需要那样多向而行，干线与支线的多点联接和分布。
比如，甲午战争割让台湾，在日本殖民主义统治下根本不可能修建台湾的铁路。
比如，从当时的煤炭和钢铁工业发展水平看，中国根本无力每年建设二万公里铁路。
此后，历届民国政府都没有实现孙中山的铁路计划，到了1949年10月遗留下来的铁路只不过2万多公里，且布局不合理，大部分在沿海地区,西南、西北地区几乎没有铁路。
我们姑且不论孙中山这个铁路计划的科学性如何、以及到底包含着多少不切合实际的成分，因为中国根本就没有出现过让他的计划得以付诸实施的机会，他的整个铁路计划就束之高阁了。
1906年，从北京到汉口的京汉铁路建成。1936年，从广州到武昌的粤汉铁路通车。一北一南两条铁路在武汉相聚，却只能隔着滚滚长江相望。1913年、1929年、1936年、1946年，多位桥梁专家4次提出长江建桥方案，都无果而终。
最终新中国1957年才正式建成“万里长江第一桥”的武汉长江大桥，连接京汉和粤汉两条铁路，这才有了我国第一条纵贯南北的铁路大动脉——京广铁路。之后，1959年建成重庆第一座长江大桥——白沙沱长江大桥，1968年建成南京第一座长江大桥——南京长江大桥。如今，长江上有111座跨江大桥，再加上十余条过江隧道，已形成120多条过江通道，平均23千米就有一条，真可谓“天堑变通途”。
1901年，法国殖民者组织修建从云南昆明到越南海防的滇越铁路，80%的线路穿梭于崇山峻岭之中，其中跨越四岔河谷的人字桥最为惊险。河谷两侧峭壁直立，桥面至谷底高达102米。在修建过程中，全由人工开凿坚石，形成基座，桥体大小部件总重200多吨，均依靠人扛马驮运至现场。至大桥完工，共造成800多名工人丧生，可见跨越峡谷之难。然而，随着新中国桥梁建造技术的进步，当1999年我国决定进行西部大开发时，中国人跨越峡谷的能力已经不可同日而语。
2012年建成通车的湖南矮寨大桥，跨越沅江支流德夯河，峡谷相对高差达500米，仅处理桥塔下方的一个大型溶洞，就要灌注一万余立方米的混凝土，主缆和钢桁梁则要在三四百米高的空中架设，单件吊装重达240吨。即便如此艰难，在大桥施工过程中，也没有发生一起重大安全事故，以“零伤亡”的成绩交出一份完美答卷，为世界瞩目。而2016年建成的贵州北盘江第一桥，桥面到江面的垂直距离达565米，已是滇越铁路人字桥的5倍有余，至今仍是世界第一高桥。
1887年，台湾首任巡抚刘铭传主持修建从基隆到新竹的铁路，清军筑路官兵用粗笨的工具，耗时30个月才打通全长仅有235米的我国第一条铁路隧道——狮球岭隧道。到20世纪60年代，新中国修建了穿越太行山的驿马岭隧道，其长度已突破7千米。20世纪80年代，穿越岭南山地的大瑶山隧道，开始大量采用重型机械作业，长度已突破14千米。如今，我国已建成11座长度超过20千米的特长铁路隧道，公路与铁路隧道合计3.8万条，总长达4.2万千米，相当于沿着地球赤道绕了一圈。
放眼全国，519.81万公里的公路网（其中高速公路网16.1万公里）和14.6万公里的铁路网（其中高速铁路网3.8万公里），昆仑山、祁连山、天山、横断山、秦岭、吕梁山、太行山、燕山、雪峰山、武夷山、武陵山、南岭等一众山脉，已全都被大小隧道贯穿，山两侧不再有阻隔。
中山先生终于得偿夙愿。
