De Trans-Mongolische spoorlijn is gebouwd langs een oude handelsroute voor theehandelaren van Peking naar Oelan-Oede. Gedurende de Qing-dynastie in de 19e eeuw was Mongolië onderdeel van het Chinese Rijk en bestonden er plannen om een spoorlijn aan te leggen naar Ulaanbaatar. Door de val van het rijk werd dit nooit uitgevoerd. Mongolië kwam vervolgens in de Russische invloedssfeer en in de jaren 40 werd besloten om een spoorverbinding aan te leggen tussen Boerjatië en Mongolië, vanwege de nauwe verwantschap van de twee volkeren. In 1940 werd de spoorlijn van Oelan-Oede naar Naoesjki opgeleverd en in 1950 werd het spoor vanaf de grens naar Ulaanbaatar in gebruik genomen en in 1955 volgde het deel naar de Chinese grens. In het noordelijk deel van het land worden het meest passagiers vervoerd. De gehele lijn is enkelsporig en niet geëlektrificeerd, er wordt met dieseltreinen gereden.

De eerste spoorlijn van Mongolië werd al in 1938 geopend en was een stuk van 43 kilometer lang tussen Ulaanbaatar en Nalaykh. Eveens in 1938 werd in het oosten van het land een spoorlijn van Choybalsan naar Solovjovsk (238 km) in Rusland op de grens met Mongolië geopend. Deze lijn sluit in Borzja aan op de Trans-Mantsjoerische spoorlijn, maar er is geen verbinding met de rest van het Mongoolse spoorwegennet. Deze lijn wordt alleen gebruikt voor het vervoer van goederen.