4 мая 1863 года начались самые трудоемкие работы — возведение земляной насыпи. На них, как и было задумано, использовали подневольный труд — вначале солдат-штрафников, а затем и заключенных близлежащих тюрем. Работа арестантов вообще была особенностью того времени. К. А. Скальковский помнил, как «…в цепях, с бритыми головами, арестанты чинили в городах мостовые, сажали деревья на бульварах, а в свободные минуты просили у проходящих милостыню, что нисколько не возбранялось, ибо казенное содержание арестантов оставалось в карманах начальников арестантских рот. Это были офицеры из „бурбонов“, сидевшие лет по двадцать в каждом чине; мундиры они имели с зелеными выпушками, тогда как роты состояли в путейском ведомстве»>6.
Поначалу в штрафных бригадах, трудившихся на строительстве дороги, было 300 человек. К 1 июля 1863 года их число возросло до 2,5 тыс. Однако наиболее сложные работы выполняли артели вольнонаемных.
Строительство шло быстро. Уже 7 ноября 1863 года была совершена пробная поездка, а 3 декабря 1865 года состоялось торжественное открытие дороги — пассажирский поезд отправился из Одессы в Балту от временного дебаркадера, устроенного внизу Николаевского бульвара на берегу моря>7. 4 декабря 1865 года открылось регулярное движение между Балтой и Одессой и между станцией Раздельной и Кучурганом. Длина дороги составила чуть больше 210 верст.
Для приемки дороги от строителя в казенную эксплуатацию была назначена особая комиссия. Она проработала почти год. Все железные дороги и тогда, и в более поздние времена принимались от строителей в эксплуатацию с большим или меньшим объемом недоделок. На Одесской дороге не было произведено укрепления откосов, ширина балластного слоя не соответствовала проектным размерам, верхний щебеночный слой был рассыпан не везде, а кое-где даже не заготовлен; нижний песчаный слой был где более, а где менее должной толщины; в трубах через глубокий Тилигульский овраг (в 13 верстах от станции Балта) оказались серьезные повреждения, потребовавшие немедленной переделки; дома для дорожных мастеров и сторожевые будки вообще отсутствовали. Еще одно слабое место дороги состояло в средствах связи. Комиссия записала в приемочном акте: «Телеграфная линия устроена в одну проволоку и требует перестройки, по недостаточному размеру и углублению в землю столбов, недостаточному числу и диаметру проволочных проводов и неудовлетворительному укреплению к столбам, к чему во время освидетельствования дороги было уже приступлено»
