Railway development came late to Mongolia. Construction of the Trans-Mongolian line began in 1947, reaching Ulan Bator from the north in 1950 and the Chinese border in 1955. Before that the only railways in Mongolia had been a 43 km (27 mi) line (opened in 1938) connecting the coal mines at Nalaikh to the capital and a Soviet-built 236 km (147 mi) freight-only branch (completed in 1939) from Borzya on the Trans-Siberian Railway to Bayantümen, Dornod near Choibalsan in north-eastern Mongolia.

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Le voyage en transmogolien débute à Moscou pour arriver à Pékin. Les deux premiers tiers du voyage se fait sur la route du Transsibérien, puis c'est la traversée de la Mongolie.

Le développement du chemin de fer est arrivé relativement tardivement en Mongolie. Avant le transmongolien, seulement deux lignes existaient. La première ligne, ouverte en 1938, reliait les mines de charbon de Nalaikh à la capitale. La deuxième est une construction soviétique de 236 km achevée en 1940 allant de Oulan-Oude à Naouchki. Cette ligne fut prolongée jusqu'à Oulan-Bator en 1949. Les relations entre l' Union soviétique et la Chine se détendirent, ce qui permit d'entamer la construction de la partie chinoise en 1950. La ligne fut inaugurée en 1961. Cette ligne fut fermée dans les années 60 à cause d'une crise diplomatique entre la URSS et la Chine. Elle fut réouverte dans les années 1980.

Le transmongolien transporte 70% de fret et 30% de voyageurs (en 2010). Il transporte chaque année plus de 4,1 millions de passagers.