Говоря об истории железнодорожной школы № 3, в которой учились в основном дети железнодорожников, нельзя не упомянуть о строительстве железной дороги на Урале, которая сыграла важную роль в развитии Екатеринбурга.
В феврале 1870 года Всероссийский комитет железных дорог постановил признать строительство Уральской железной дороги как «совершенно необходимое и включить ее в число дорог самонужнейших».
В июне 1871 года развернулись изыскания трассы, в феврале 1874 года началась стройка, а осенью 1878 года Уральская горнозаводская железная дорога от Перми через Чусовскую — Нижний Тагил до Екатеринбурга, протяжением 715 км, вошла в эксплуатацию. Дорога строилась частным акционерным обществом, где были утверждены технические условия сооружения, эксплуатация дороги и Устав акционерной компании.
Устав гласил, что для сооружения железной дороги от Перми до Екатеринбурга образуется акционерная компания под названием «Общество Уральской горнозаводской железной дороги», которому предоставляется и эксплуатация этой дороги в течение восьмидесяти одного года, после чего она «поступает безвозмездно в собственность государства». Однако Октябрьская революция национализировала ее значительно раньше. Акционерное общество обязывалось соорудить железную дорогу в течение четырех лет, если не будет «войны, блокады и других равносильных общественных бедствий».
Сохранившийся список владельцев временных свидетельств на акции Уральской железной дороги, составленный 28 апреля 1874 года, дает возможность установить, кто прибрал к рукам концессию на строительство дороги. Действительно скупили акции всего 15 человек. Им принадлежало 64684 акции. Крупнейшим акционером и предпринимателем был П. И. Губонин, он со своим сыном оказался владельцем 11310 акций.
Для строительства дороги были набраны рабочие в основном из среды обнищавших крестьян, гонимых нуждой, из деревень Смоленской, Витебской, Рязанской губерний. Уже в 1876 году работало на основной трассе более 14 тысяч землекопов, и 2800 человек трудилось на строительстве подсобных сооружений.
Позднее, в 1885 году, уже на средства казны было завершено строительство линии Екатеринбург — Тюмень, и она была объединена в одну магистраль под названием Уральской железной дороги, соединившей Обский и Камский речные бассейны. В 1891 году началась прокладка Транссибирской магистрали. Весной 1894 года решено было строить дорогу от Екатеринбурга по Западному склону Урала через Северский, Полевской, Верхнеуфалейский и Кыштымский заводы, чтобы соединиться с Сибирской магистралью в Челябинске, и в 1896 году по ней открылось регулярное движение.
С 1900 года дорога стала называться Пермской железной дорогой. В 1909 году пошли первые поезда на линии Пермь — Кунгур — Екатеринбург. Так, к началу XX века в Екатеринбурге сошлись все важнейшие железнодорожные линии Урала, и протянулись по городским улицам подъездные пути от крупнейших заводов. По Покровскому проспекту (ныне улица Малышева) от главного Екатеринбургского завода и главных железнодорожных мастерских (ранее они находились в центре города, теперь на этом месте разбит Исторический сквер) к станции Екатеринбург III (Шарташ). По улице Северной (ныне улица Челюскинцев) от завода «Ятес» и мельницы Борчанинова, лесопилки и Симоновской мельницы к станции Екатеринбург I. По веткам ввозили хлеб, лес, уголь, торф и металл и вывозили продукцию предприятий. Да и сама железная дорога имела по тем временам два больших вокзала (старый и рядом — новый), две пассажирские станции: Екатеринбург I и Екатеринбург III, большую товарную станцию Екатеринбург II, паровозное и вагонное депо, различные конторы, железнодорожные кассы, многочисленные склады. По количеству рабочих узел не уступал самым большим уральским заводам.
Для такого мощного промышленного арсенала нужны были квалифицированные кадры, и этой проблемой занимался отдел подготовки технических агентов при Управлении дороги. В его ведении по всей дороге было более 20 учебных заведений, в том числе в Екатеринбурге открыли две железнодорожные школы I и II ступени и в 1906 году одноклассное железнодорожное училище для детей железнодорожников в возрасте от 9 до 12 лет.

Училище располагалось в одноэтажном деревянном здании с двумя флигелями, печным отоплением, общей площадью более трехсот квадратных метров по улице 4-я Мельковская, 28. Около здания рос большой фруктовый сад. В училище преподавали переплетное мастерство, математику, геометрию, русский язык, литературу, пение, рисование, а также закон Божий.