清末民初兴建的津浦铁路曾是贯通我国南北的重要铁路干线，北起天津北站，南至南京浦口，全长超过1000公里。津浦铁路建成后充分发挥了客货运输作用，带动了沿线华北、华东地区的经济社会发展。津浦线与天津这座城市有着千丝万缕的联系。
据广西师范大学出版社集团出版的《清末民初铁路史料选编》记载：容闳于1898年1月向总理衙门递交《兴筑津镇铁路条陈》，包含 22 条章程。1908年1月，清廷与英德签订《天津浦口铁路借款合同》。同年6月，天津北段首先开工，至1912年11月津浦铁路全线竣工通车仅用四年多。津浦线在徐州与陇海线交会，打通了中西部走廊，促进了民国时期的铁路运输。
作为津浦线的北端起点，天津在工程建设中发挥了关键作用。1908年3月，津浦铁路北段总局在津成立。6月30日，津浦铁路北段开工修建。为解决修路器械和材料的运输供应，先修建了由静海良王庄至陈塘庄的支线铁路25公里，为垫路基开挖了一条南围堤河即今复兴河。天津总站的选址曾引起诸多纷争，最终由津浦铁路督办大臣徐世昌拍板设在北站并建西站。1910年12月，津浦铁路天津段率先竣工。
津浦铁路全线通车后，天津成为连接我国南北铁路干线的交通枢纽，加强了天津与华东地区的联系，促进了物资流通和工商业繁荣。西站周边崛起颇有规模的仓储区，德商洋行在此设立棉花仓库，华商永利碱厂通过铁路专线直连塘沽码头，形成“北棉南运、南碱北输”的格局。铁路还催生了新型工业，金城银行收购北洋纱厂，依托铁路，棉纱直运上海，产值倍增。陈塘支线铁路聚集了许多仓库厂房，形成煤炭中转基地和临铁路工业带，鼎盛时期有工人10余万。地处西沽的火车修理厂承担了津浦线近八成车辆的维修，后改为天津机车车辆厂。
与此同时，津浦铁路推动了津门城市文化的交流与融合，南来北往的人带来不同的文化、风俗和思想，促使城市更加开放、多元与进步。1912年，孙中山首次经天津北站北上发表“铁路救国”的演讲。1930年，梅兰芳乘火车经天津西站南下巡演，将梅派京剧艺术带到上海。梁实秋在《雅舍谈吃》一书中回忆：“天津西站的包子铺热气腾腾，笼屉刚掀开，香气便飘进车窗。”铁路也是文化传播的纽带，促进天津形成“南北通衢，中西交融”的城市风格。
1949年7月1日，解放军铁道兵迅速修复被炸毁的淮河大桥，使津浦铁路继续发挥战时运输作用。1968年9月，南京长江大桥铁路桥建成通车，津浦线与沪宁线贯通，成为京沪线铁路的一部分。
当年的天津西站主楼为三层砖混结构，采用红瓦坡顶、老虎窗和石材立柱并设有钟楼，具有德式古典建筑风格，是我国修建最早规模最大的车站建筑。2009年，配合西站改扩建工程，老站房主楼实施整体平移工程。2013年，其被列为全国重点文物保护单位，后经改造成为“天津铁路博物馆”，是西站城市副中心的历史景观建筑。另外，长52米多的北站天桥也是国内保留下来的唯一木质天桥，具有独特的铁路文物价值。一百多年后，天津利用陈塘支线建成全市第一个绿道公园。园内保留和整修了路轨、站台、火车头等，人们在绿树成荫的步行道上漫步休闲健身，顺便得到铁路文化的熏陶，多了一份抚今追昔之幽情。