Hicaz Demiryolunun inşası için siyasi, ekonomik, askeri, dinî birçok sebep bulunmaktadır.
İstanbul ile Kutsal Topraklar arasındaki ulaşımı güçlendirmek, bu bölgelere taşınacak askerlerin ulaşımını kolaylaştırmak, hacıların daha güvenli bir şekilde hacca gidip gelmesini sağlamak, Osmanlı İmparatorluğu'nun bu topraklardaki fiili hâkimiyetini güçlendirmek ve Arap ülkelerinin ekonomik gücünü yükseltmek öncelikli hedefler arasındadır.
Ancak projede Alman mühendislerinin çalışmasının en temel sebebi Almanya'nın Berlin'den başlayıp İstanbul üzerinden geçerek Hicaz bölgesine ulaşımı kolaylaştırılmasını istemeleridir.
O dönemde Mısır İngilizlerin işgali altındadır ve Süveyş Kanalı kontrolleri altındadır.
Almanlar ileride Osmanlı topraklarında üzerinden İngilizlere karşı açmayı planladıkları bir cephe için en kısa yol bu demiryoluyla olacaktı.
Hicaz Demiryolunun inşası 1900 yılında başlamıştır, yapımında çoğunlukla Türkler, bölge işçileri ve Osmanlı askerleri çalışmıştır.
Bunun yanında Almanların teknik tavsiyeleri ve destekleri de alınmıştır. Yapımda Alman mühendislerin de yer almasına rağmen mühendislerin çok önemli bir kısmı Türk'tü ve demiryolunun inşa sürecinde kendilerini büyük ölçüde geliştirme imkânı buldular.
Demiryolunun yapımı için birçok bağış kampanyası başlatılmış ve bizzat Sultan II. Abdülhamid 50.000 Lira ile ilk bağışı yapmıştır.
Belli miktarda maddi bağışta veya katkıda bulunan kişilere Hicaz Demiryolu Madalyası ve bir hatıra olarak, yaptıkları bağış miktarını da gösteren bir berat belgesi verilmiştir.
Birçok devlet Osmanlı İmparatorluğu'nun bu projesine karşı çıkmıştır. Bunların en başında bulunan İngiltere'ydi.
İngilizler tarafından demiryolu projesinin aleyhine birçok propaganda yapılmıştır. Bunların arasında, toplanan bağışların demiryoluna gitmediği ve Osmanlı İmparatorluğu'nun bu paraları hazineye aktardığı gibi birçok olumsuz propaganda bulunmaktadır.
Demiryolu hattının inşaatında 2666 kâgir köprü (Kâgir yapı ya da kârgir yapı, çoğunlukla harçla birbirine bağlanmış ve birbirine bağlanmış olan bireysel birimlerden gelen yapıdır. Genel olarak tuğla, mermer, granit, traverten, kalker, dökme taş, beton blok, cam blok ve kerpiç gibi malzemeler kullanılmaktadır.) ve menfez, yedi demir köprü, dokuz tünel, 96 istasyon, yedi gölet, 37 su deposu, iki hastane ve üç atölye yapılmıştır.
II. Abdülhamid demiryolu boyunca telgraf hattı çekilmesini de emretmiştir. Telgraf hatlarıyla beraber demiryolunu Arap bedevilerin saldırılarından korumak için birçok karakol da inşa edilmiştir.
Demiryolu, asıl hedefteki ulaşım noktası olan Mekke'ye kadar uzatılamamıştır.
Demiryolunun yapımından sonra ise bazı sıkıntılar yaşanmıştır.
Özellikle soygunculukla ve Hacı kafilelerini yağmalamakla geçinen Arap kabileleri bu sefer demiryolunu hedef almış, bölgedeki halk ise çokça traversleri söküp kendi işlerinde kullanma girişiminde bulunmuştur.
Demiryolu hattı, Birinci Dünya Savaşı sırasında Arap isyancılar tarafından ağır hasarlara uğratılmıştır.
Sevr Antlaşması ile Osmanlı Devleti demiryolundaki haklarından vazgeçmek zorunda kalmıştır.
