西伯利亞大鐵路的修建，對當時的中國也產生了相當影響。由於當時的沙俄一直覬覦中國的東北地區。因此西伯利亞大鐵路在俄國的侵略政策中占有重要地位。西伯利亞大鐵路開工後不久，俄國財政大臣維特就主張，大鐵路幹線應通過中國東北直達海參崴，這樣就可拉近中國東北與俄國之間的聯繫。恰在此時，清政府在甲午戰爭中一敗塗地，被迫簽訂了割地賠款的《馬關條約》。
為了抑制日本在遠東的勢力，俄國便聯合德法兩國進行干涉，迫使日本“吐出”了遼東半島。隨後，因干涉還遼“有功”的俄國迅速獲得清政府的好感，而俄國也乘機秘密制訂了所謂的“亞洲黃俄羅斯計畫”。這一計畫的基礎，便是在修建西伯利亞大鐵路的同時，修建穿越中國東北並南伸至大連的鐵路。
1896年，當李鴻章作為特使赴莫斯科祝賀沙皇尼古拉二世加冕時，俄國人便誘迫他簽訂了《中俄密約》，決定在中國境內修建西伯利亞大鐵路的支線，並命名為東清鐵路（後又稱中東鐵路）。1898年，東清鐵路動工修建，1903年7月14日全線通車。此外，西伯利亞大鐵路修建過程中，俄國曾多次派人到我國的山東、河南及東北各地招募工人，前後達幾十萬人。這些中國工人除一部分修建東清鐵路外，其餘大部分來到西伯利亞地區的鐵路工地上工作。據說，西伯利亞大鐵路東段的橋樑和隧道工程大部分都是由中國工人完成的。
西伯利亞大鐵路竣工後，給俄國帶來了巨大的經濟效益。在火車的轟鳴聲中，原本荒無人煙的西伯利亞迅速繁榮起來。通車後，這裡的第一個變化就是人口迅速增長。1863年時，西伯利亞人口僅為286萬，到1914年已達962萬。大量移民的到來，有效地緩解了西伯利亞地區勞動力匱乏的狀況。隨著人口的迅速增長，在大鐵路沿線兩側，眾多的城市也如雨後春筍般湧現出來，這種發展步伐被當時國際輿論譽為“美國速度”。
靠著鐵路帶來的勞動力與資金技術，西伯利亞一躍成為俄國的主要農牧業基地，到十月革命前，西伯利亞穀物產量已占全國的17%。同時，西伯利亞的工業也得到了大力發展。為滿足修路需求應運而生的採煤業、木材加工業、冶金業等都得到了前所未有的刺激，乃至拉動了整個俄國的經濟。
西伯利亞大鐵路的修建對當時的遠東國際局勢也產生了重大影響。由於日本將中國和朝鮮視為禁臠，結果與向東擴張的俄國發生矛盾。到1891年俄國人開始修筑西伯利亞大鐵路時，日本人更加坐立不安了。他們擔心，一旦這條鐵路全線通車，必將在軍事上大大有利於俄國軍隊的調動，增強其在遠東的軍事力量。為此，日本政府在國際上四處奔走，聯絡英美等國向俄國施加壓力，試圖阻止西伯利亞大鐵路的修建，不過都沒有效果。
1904年初，日俄之間的戰爭大有一觸即發之勢。根據日本方面的分析，雖然俄國的整體軍事實力要強於日本，但其在遠東的兵力有限，補給也很困難。當時西伯利亞大鐵路即將竣工，只剩下了環貝加爾湖100多公里長的一段，如果鐵路竣工，俄國在遠東的軍事劣勢將得到根本扭轉。於是在軍部首腦山縣有朋等人的極力堅持下，日軍於1904年2月8日以偷襲的方式向俄國不宣而戰。而戰事的發展，也進一步證明了這條鐵路的重要性。
戰爭開始後，準備充分、擁有地理優勢的日軍果然取得了主動，連敗俄軍。俄方只好拚命趕工，在1904年7月13日強行開通了西伯利亞大鐵路。靠著這條鐵路，俄國在短時間內從歐洲調動大量軍隊到遠東前線，最終在兵力上超過了日軍，從而在局部挽回了敗局。正因如此，才有了妥協性的《朴次茅斯條約》。後來，深深體會到西伯利亞大鐵路重要性的蘇聯又進一步對其改造和完善，並在1945年的對日作戰中再次發揮出它的巨大作用。
