22 апреля 1875 года был утвержден план строительства новой дороги, несколько позже названной Криворогской. Делилась она на два участка: восточный — от станции Хацепетовка Донецкой железной дороги до станции Синельниково Лозово-Севастопольской дороги и западный участок — от станции Екатеринослав (первоначальное название нынешней станции Нижнеднепровск, на правом берегу Днепра тогда железнодорожной станции еще не было) через Кривой Рог до станции Казанка Харьково-Николаевской дороги. Звеном соединения обоих участков должна была служить ветвь Лозово-Севастопольской дороги между станциями Синельниково и Екатеринослав (Нижнеднепровск).
Русско-турецкая война 1877 года на какое-то время приостановила выполнение намеченного плана. Однако острый спрос на криворожскую руду заставил снова заговорить о строительстве Криворожской дороги. Верхнеднепровский помещик Александр Николаевич Поль пятнадцать лет изучал запасы найденной руды и пытался доказать царскому правительству выгодность ее разработок.
Для вывоза руды нужна была железная дорога. А. Н. Поль ходатайствовал о ее строительстве в начале и конце 70-х годов, после русско-турецкой войны. Но безуспешно.
Новое ходатайство возбудили в 1880 году князь Долгоруков и американский банкир Баркер. Они просили у правительства разрешения на постройку новых железных дорог и заводов на юге без пособий казны. Предполагалось провести дорогу от Донецкого кряжа на запад через Кривой Рог до станции Казанка и от Донецкого бассейна к Азовскому морю. И эта просьба не была удовлетворена. Лишь 6 февраля 1881 года правительство решило безотлагательно начать строительство названной дороги казенным способом. 20 февраля 1881 года был утвержден проект строительства. В том же году начались работы.
Строящаяся дорога от Ясиноватой до Долинской имела два участка, разделяемые уже эксплуатируемой в то время веткой Синельниково — Екатеринослав. Сквозное движение на этих участках было открыто после окончания строительства моста через реку Днепр у города Екатеринослава 18 мая 1884 года.
Еще до открытия движения Криворожская дорога 18 февраля 1882 года была переименована на Екатерининскую железную дорогу.
Из печатных источников известно, что стоимость строительства обоих участков — восточного (208 верст) и западного (235 верст) составила 21466 667 рублей, в том числе Днепровского моста у города Екатеринослава — 2 633 333 рубля.
В конце 70-х и 80-х годов рост железнодорожной сети в России резко замедлился. В течение 1878–1882 годов было открыто новых железных дорог в четыре раза меньше, чем за 1868–1872 годы. В. И. Ленин об этом периоде писал: «По размерам этих колебаний можно судить о том, какая громадная резервная армия безработных необходима для капитализма, то расширяющего, то сокращающего спрос на рабочих»
