1900年，义和团运动在东北兴起，冲击了建设中的中东铁路，导致施工暂停。沙俄借机以保护为名，派兵占领铁路及东北各省份，东北几乎被全面占领。
俄国的东北扩张引发了日本的警惕。日俄为争夺在华和朝鲜的势力范围，日本曾试图通过干涉收回辽东半岛，但因沙俄的介入，这一计划受挫。1904年，日本未经宣战即摧毁了俄国旅顺口舰队，引发了在中国领土上的帝国主义战争，最终日本获胜。1905年，日俄签订《朴茨茅斯条约》，日本获得了对旅大和南满铁路的部分权益，中国被迫承认这些转让。
十月革命初期，中东铁路落入沙俄残余势力手中，但在苏维埃政府成立后，中国政府接管了铁路，并与苏维埃政府建立了合作关系。苏维埃政府三次发表对华宣言，明确表示放弃过去对中东铁路的权益，并提出与中方另订条约。1924年，中苏签订“大纲协定”，中东铁路成为中苏合作项目，但苏联并未完全放弃其权益，后来的《苏日协定》违反了之前的规定。
1929年的中东铁路事件后，中苏通过《伯力协定》重申协定内容，并同意其他问题通过双边会谈解决。这段历史反映了帝国主义势力在中东铁路问题上的斗争和中国主权的曲折历程。
中东铁路是沙俄为了掠夺和侵略中国，控制远东而在我国领土上修建的一条铁路。中东铁路是“中国东清铁路”的简称，因此亦作“东清铁路”、“东省铁路”。1896-1903年，帝俄筑，以哈尔滨为中心，西至满洲里，东至绥芬河，南至大连。日俄战争后，南段（长春至大连）为日本所占，称南满铁路。民国后改称“中国东省铁路”，简称“中东铁路”。