W roku 1848 liczba lokomotyw sięgnęła już 35, wagonów osobowych 87 a towarowych 312.
W latach 1859 i 1862 otwarto połączenia do granicy pruskiej: z Ząbkowic do stacji Sosnowiec i z Łowicza do Aleksandrowa Kujawskiego, łączące odpowiednio z Katowicami i Toruniem. W roku 1865 wybudowano połączenie pomiędzy Koluszkami a Łodzią (dziś Łódź Fabryczna).
Wraz z postępem techniki kolej poddawana była stałej modernizacji. Umacniano nawierzchnię torów, podkłady sosnowe wymieniano na dębowe, szyny żelazne na stalowe, w celu eksploatowania cięższych pociągów. Od 1859 roku parowozy opalano węglem. W latach od 1860 do 1880 etapami ułożono drugi tor od Warszawy do Ząbkowic. W 1890 roku liczba lokomotyw sięgnęła 287, wagonów osobowych 432, a towarowych 8718; liczba przewiezionych pasażerów sięgnęła 2,5 miliona, a ładunków 2,7 miliona ton. W 1913 przewieziono 13,3 miliona pasażerów, a liczba lokomotyw sięgnęła 469, wagonów osobowych 576 i towarowych 15 778. Kolej Warszawsko-Wiedeńska była najbardziej dochodową spośród linii kolejowych w Imperium Rosyjskim. Jej znaczenie ekonomiczne polegało m.in.