最初提出滇缅铁路设想的，是英国殖民者。1885年年底，帝国主义国家英国侵占了缅甸后，即向资源丰富的云南进逼，策划从中国西南打开中国后门。为此，还计划修筑一条充当其东西连锁环链的滇缅铁路。到19世纪后半期，在各帝国主义国家对殖民地半殖民地国家的侵略活动转入以资本输出为主的形势下，滇缅铁路的修筑进一步被列入了英国的侵略日程，并提出了多种筑路方案。其中的主要路线有以下几条。
（1）斯普莱路:1831 年，由英国驻印度退役军官斯普莱勘察提出的由缅甸经泰国进入云南思茅的路线。（2）八莫路:1862年由印度总督提出的由仰光沿伊洛瓦底江达八莫，经腾越到大理的路线。（3）斯蒂文森铁路计划:该计划以汉口为中心，东经上海而达杭州、宁波;西经川滇而直通印缅。（4）英国云南公司的活动与巴格莱线:1886年英国吞并缅甸后,缅甸铁路总工程师巴格莱建议将缅甸铁路延长到中国，并于1889 年前后在缅甸铁路已铺到曼德勒时，勘探了由腊戍进入云南的路线。（5）从1894-1900年，英国远东情报局局长戴维斯数度出入云南勘察滇缅铁路线，并写成《云南:联结印度与扬子江之间的锁链》一书，为英国出谋划策，要由印度、缅甸经云南修筑铁路通向扬子江上游，企图把中国的扬子江流域与其殖民地印度、缅甸连成一片。其所计划的滇缅铁路路线先由腊戍展至滚弄，然后由滚弄至云州，再延伸经昆明以达扬子江岸上之叙府。
面对英法帝国主义咄咄逼人的态势，云南的官绅和各界民众深深感到在外来侵略的压力下，云南很快将步越南、缅甸的后尘，陷入亡国的惨境，因而激起各界人民的反抗。留学生杨振鸿在《上父老书》中大声疾呼:“云南之害已迫眉睫，其害维何?铁道是也。夫法人经营云南铁道何为哉?为吾滇之土地财产也。”而要有效地抵抗帝国主义以铁路为侵略武器的办法，就是依靠自己的力量来自筑铁路，使交通命脉牢牢地掌握在自己手中。因此，自力修建滇蜀、腾越铁路的要求便在这样的形势下应运而生。这一要求最初是由昆明的陈荣昌、李坤、简执中、倪维诚、澄江罗瑞图（都是在籍的翰林或主事）和昆明商人解秉和、弥勒商人王鸿图等40余人联名向云贵总督禀呈提出的。他们指出“滇越铁路，已铸成大错，倘不及时修筑由滇通蜀之路，外人将接踵而至，后悔莫及。”陈荣昌等人还针锋相对地联名提出：“滇蜀铁路，现已奏准设立公司，现在腾越铁路，只有三百余里，不过滇蜀路四分之一，只须将滇蜀股款。先为提倡，其余由绅商劝集，收效必速。”清外务部也针对此情形经过几次通电与云贵总督商议后，一面命云贵总督派员详查路线，一面照会英国大使：“惟既准贵大臣一再催商，本部即电致云贵总督查勘情形，设法自行修造，俟该路线修到滇缅界之处，即与贵国缅甸之路相接，以符条约。”1905年7月，云南总督丁振铎在民情舆论要力争滇人自修滇缅铁路的压力下，也致电外务部，最终得到了外务部的同意，从而使1906年滇蜀腾越铁路公司的成立成为当时轰动云南的一桩大事。到1911年时，滇蜀腾越铁路公司已筹得经费400余万两。在筹款的同时，清政府也派员进一步勘测了路线。第一组由玉溪经思茅达滇泰交界；第二组经镇康出顺宁达缅甸边境；第三组由永昌经腾越、盈江出缅甸八莫。三组勘测完毕后，又经长期思考，决定路线为自昆明经楚雄、下关、永平、永昌、腾冲、盈江连接缅甸八莫。这样，修筑滇缅铁路便在中方正式形成议案。但此时的云南当权者，因对帝国主义妥协让步，对滇蜀腾越铁路的修筑又另有打算。公司的负责人和云贵总督都以云南禁烟、收入锐减为借口，要求北京邮传部拨款修路。于是，不仅是滇蜀腾越铁路被变为滇桂、滇蜀腾越铁路，云贵总督竟然还下令把云南人民专为修筑滇蜀腾越铁路筹集起来的股款挪移了一部分作他用。不久辛亥革命爆发，此款便无下落。民国二年（1912）法国派人到个旧秘密测量路线，企图修筑个碧支钱，染指个旧锡矿。个旧厂商发起自筑铁路活动，得到云南都督蔡锷大力支持，他将滇蜀腾越铁路公司所筹股款拨出127.52万两用以修筑个碧铁路。再加上测量滇蜀腾越、滇桂路线的费用及公司机构的庞大开支消耗，至公司股款耗尽时，除勘测了路线和开挖了昆明至安宁的一些土石方外，计划中的滇蜀腾越铁路并未铺下一根枕木、一寸铁轨。
1912年2月12日，孙中山先生将政权交给袁世凯后，就在上海成立了“中华全国铁道学会”。同年8月在和黄兴一起同袁世凯共商国是时，表示愿全力从事铁路建设。1912年9月12日，孙中山先生接受袁世凯委托，“筹办全国铁路全权”，担任全国铁路督办之职。不久，他便在上海成立“中国铁路总公司”，拟订了三条铁路线的计划：（1）由广州经广西、云南接缅甸铁路；（2）由广州经湖南、四川以达西藏的铁路；（3）由长江口经江苏、安徽、河南、陕西、甘肃、新疆以达伊犁的铁路。袁世凯倒台后，孙中山先生更以振兴中华为己任，凭其雄才大略，潜心研究中国社会经济发展问题，于1917-1919年写成著名的《建国方略》一书。在该书第三计划的第三部“建设中国西南铁路系统”中，提出了西南铁路系统中的七条路线修筑计划，其中的戊线便是自广州经梧州、兴义入昆明，再经楚雄、大理、保山、腾冲至缅甸，与密支那通向仰光的主要铁路干道相接；己线则是由广州经佛山、南宁、开远、普洱、思茅至缅甸边境的铁路。孙先生在书中论及广州大理腾越线的经济国防交相协调作用时写道：“此线长约一千三百英里，起自广州、迄于云南、缅甸边境之腾越...此路本线，自东至西，贯通桂滇两省，将来在国际上必见重要。因在此线缅甸界上，当与缅甸铁路系统仰光八莫一线相接，将来此即自印度至中国最捷之路也。以此路故，此两人口稠密之大邦，必比现在要为接近。今日由海路，此两地交通数礼拜者，异时由此新路则数日而足矣。”回孙中山先生的实业计划虽受到社会舆论的普遍赞扬和拥护，却因军阀混战各地割据而最终无法实现。
1930年，南京国民政府召开国民会议，云南省代表在会上提出修筑滇缅铁路议案。经过力争，决定于粤汉、陇海两路完成后兴筑。1935年，浙赣铁路即将通车时，计划将之延长至长沙，再经贵阳、昆明，向西至缅甸边界与缅甸铁路相连，作为横贯长江以南诸省的铁路干道。但这些议案和计划都没有变为现实。事实上，滇缅铁路的正式动工，是迟至抗日战争爆发后的事。
作为修筑滇缅铁路的准备，1935年，云南省公路总局技监段纬曾踏勘了滇缅铁路的西段路线。同年交通部又与云南省合组勘测队再次对西段进行勘测，直至1936年春结束。又据云南省政府主席龙云的回忆录，民国二十六年（1937），龙在南京参加国防会议时，曾与国民政府军事委员会委员长蒋介石议修滇缅铁路。当时认为日军的进攻可能性较大，中国南方各海口可能失守。因而内地的国际交通应当预作准备，为此计划修筑滇缅铁路以直通印度洋。
1937年，卢沟桥事件爆发，战争爆发不久，东南沿海口岸相继沦陷，有相当一部分必须依靠外援的战略物资转运便成了后勤供应的难题。
作为抗战大后方的云南，原有一条滇越铁路可由越南向外联系，但1938年日军占领了越南、老挝和柬埔寨，滇越铁路全被日军控制，不但这条通道被阻绝，而且连我方存放于越南的大量物资也未能运回。于是，滇缅间的交通便成为当时我国唯一的国际通道。为扩大其运输量，虽以震惊中外的速度赶修出一条公路，然而其运输能力仍远远不能满足战争的要求。因为仅仅一艘由印度洋抵岸的万吨货轮卸下的货物，经火车由仰光运到腊戍后，就要有一千辆汽车疲于奔命地运载，何况滇缅公路路面不宽，又常有日机轰炸，车辆经常拥挤阻滞，往往要一个星期才能运到昆明，载运物资不多,汽油消耗量大，时间、人力、物力都不经济。
动手修筑滇缅铁路就是在这样的情况下决定的。1938年，中、英、美三国签订了一项由美国贷款、中英两国在滇缅境内合作修筑滇缅铁路的协定。同年8月，滇缅铁路工程处及西段工程分处成立。1939年春又分别改称为滇缅铁路工程局及西段工程处。1940年4月西段工程处又归并工程局，下设20个总段（测量队）分段担任勘测设计与施工。
修筑滇缅铁路除了抗战需要的关系外，还具有更深刻的意义:（1）滇缅铁路是抗战军事运输上最安全最便捷的对外通道:（2）滇缅铁路是欧亚交通的路线和重要环节;（3）滇缅铁路是中印两大民族的联络线;（4）滇缅铁路是华侨和祖国的联络线;（5）滇缅铁路是沟通滇东滇西的干路;（6）滇缅铁路是开发边疆的干路;（7）滇缅铁路是打通康藏的干路。
在滇缅铁路的线路上，人们历来把昆明至下关一段称为东段或东线，而把下关至中缅边界一段称为西段或西线。东段部分没有争议，而在西段的具体路线上则历来存在着南北线的争议。
所谓“北线”，有两种方案:一是由下关经保山达腾冲，再过盈江出境在八莫与缅甸铁路相接;二是由下关经保山到腾冲，再从腾冲西北的古永经牛圈河一带出境达密支那，连接印缅铁路干线。所谓“南线”，即自昆明起，经安宁、禄丰、楚雄、祥云、云县、孟定至中缅边界之术达，入缅甸滚弄、腊戍，与曼德勒、腊戍铁路相连。
两线方案提出后，引起了国内人士的激烈争论。以云贵监察使李根源为代表的一派力主采用北线，其理由是:（1）北线可以贯通欧亚之大干道，接阿萨姆（今阿萨姆至加尔各答经巴格达铁路可直达欧洲）。当时，英人已经长期勘测，正准备修筑北自印度阿萨姆、向东南下至缅甸孟拱以接密支那和八莫的铁路，进而还想接通八莫的伊洛瓦底江水道;若采南线既无水道可资利用，又不便于印欧交通，且所交接的腊戍线是轻轨矿山支线，没有更长远的经济效益。（2）滇西人口，以原有滇缅大道沿路一带最繁密，而物产商业亦大多荟萃于这一带，北线所经地区正是这一带。若采取南线则所经地带便无此良好条件。主张“南线”的一派则认为:（1）南线短于北线400公里（从祥云清华洞至曼德勒的距离），且所经过地区多为山谷及河谷，工程较易。北线则多经高山大川，工程艰巨，故南线比北线省时间、省经费。（2）抗战急需国际援助，众多物资急需从仰光、曼德勒运来，南线既较北线易修，所以更能适应这种急需。后来，也是着眼于这种战时的需要而使南线方案战胜了北线方案。1939年1月，中英政府通过滇缅铁路工程局，正式提出一份“采用南线理由书”。其主要论据即以工程难易对比和时间紧迫的理由驳回北线而采取南线方案。
此外，在滇缅铁路的修筑方案中还有准轨和米轨的争议。鉴于当时东南亚的铁路是米轨，采用米轨在战时有利于中、缅、越三国国防的合作，平时联合运输也无须再换装，自仰光经昆明至海防的陆地交通可以一路直达，因而交通部最后决定采用米轨方案。
该路的勘测工作自1938年8月开始至1939年4月大部完成。1938年12月25日，东西两段同时开工，至1939年时所完成的工程量，东段达30%，西段达10%，进展较顺利。“东段工程，昆明禄丰间土方已大致完成，山洞二十座，正开工凿修。如材料来源顺利，经费人工无大问题，二十九年底（1940）可完工。西段工程进行颇迟，材料经费及人工并感缺乏。政府原定东段经费每月四百万元，西段二百万元，同时进行。遭受相当阻滞，故至民国二十八年（1939）十一月间，将该路经费减低，将款拨归滇缅公路局，充实洋灰修筑路面之用。东段经费，每月由四百万元减低至二百五十万元,工程依旧进行。西段则每月发给三十万元仅敷维持少数员工生活而已”。1940年6月,在日军压力下，法国限制中国物资经由越南运入中国。7月，英国也宣布滇缅公路停运中国物资。9月，日军侵占越南海防，滇缅铁路外购材料无法运进，工程陷于停顿。在这里应当特别提到的是云南广大人民尤其是滇西人民，修筑滇缅铁路的高度爱国热情和行动。为了坚持抗战，争取早日通车，他们不但奉献出大量物资，而且不辞艰辛地投入人力奋战。据记载，当时云南各界人民在督办公署的鼓动下，踊跃出工筑路。连续奋战了几个月。由于劳动紧张、生活艰苦，营养又缺乏，有些年龄稍长的民工下班时已精疲力竭，甚至步履踉跄，神色非人。但第二天又咬紧牙关继续苦战。可以这么说，这条付出了亿元财力、汇聚了全国铁道专家的智力，征用了十万民工苦战的铁路，最后虽然没有筑成通车，但在其已抢修铺成的路段上，无一处不凝聚着云南人民不屈不挠的抗战意志和世代相传渴望重振南丝绸之路雄风、为祖国再做贡献的热望!
由于日本侵略者开始推行南进计划，在新形势逼迫下，英国政府于1940年11月宣布恢复滇缅公路交通，并于1941年2月通知中国，表示愿意资助缅甸政府赶修腊戍至缅中边境铁路，以便能与中国的铁路相接，准备联合抵抗日军侵略。加上云南各界人士于前述工程因故一度陷于停顿后一再要求复工，国民政府行政院于1941年3月核准滇缅铁路复工，并派滇缅铁路工程局局长杜镇远赴美借到筑路材料及运料款1800万美元，美国还派陆军部校官奥斯兰一同来华协助工作。这些铁路专用材料则拟由缅甸运入中国，于1941年9月开始陆续起运。
铁路施工所需的劳力，主要仍在沿线各县征集。1941年底到达西段的民工共9.6万人。此时参加东西两段施工的人数合计约有10万人01，所需粮食，边境地段在缅甸采购，其余地段则就地采购。
可是，正当工程迅速进展之际，日军却于1942年3月侵入缅甸和云南西部，迫使滇缅铁路不得不再度停工。停工之时，全线累计已完成的主要工程数量与设计数量的百分比为：土石方56%，隧道52%，净跨之和在20米及以上的桥梁45%。其中，昆明北至一平浪的工程已完成80%。
由于轨料供应困难，1939年自昆明北往西仅铺轨12公里，1941年10月铺轨到达位于螳螂川东岸的安宁车站，正线铺轨计35.2公里。由于形势突变，为了阻止日军入侵，我国不得不于1942年6月将公郎至头道水、勐永至缅甸滚弄间的部分便道桥梁，勐永至四方井间的便道与铁路石方要隘10多处主动进行破坏。1944年4月，为了便于铁路运输与沾益机场空运衔接，拆除了安宁至石嘴站外轨道，移铺于叙昆铁路曲靖至沾益段。
滇缅铁路的公郎至中国边境一段，雨季时气候炎热潮湿，疟蚊繁殖迅速。属瘴疠（即疟疾等传染病）地区，修建铁路征去的民工，常患恶性疟疾。为了在瘴区防疟治疟，云南省在云县设立了抗疟所，在云县、勐定设有医院，并在沿线设有防疫队、医疗队、诊所等医疗单位。美国也派出了以哈里为团长的抗疟团16人在沿线协助，为防疟治疟做了很多工作。即便如此，仍有许多员工死于瘴疠。据当时参加西段筑路的一位分段长回忆，有包工从昆明招工2000余人到西段，因患瘴疠死亡者约占1/3，逃亡者约占1/3，到停工撤退时，剩下的也多已病魔缠身。
新中国成立后，云南省人民政府于1952年起曾先后组织力量对云南交通进行分析研究和实地勘测论证，并于1960年2月开始兴建由四川成都到云南昆明的成昆铁路。“昆一线”原是滇缅铁路的一段，全长139.3公里，其中1957年铁道部决定修复的由石嘴至一平浪段长125.1公里，恢复原建米轨。从1958年3月开始勘测，后为便于营运，决定将安宁车站移至螳螂川西岸，又鉴于成昆铁路建成后米轨将予拆除，将其使用年限定为3-5年；4月开始施工，9月14日开始铺轨；1959年3月铺到一平浪，7月由铁路局正式接管营运。
成昆铁路建成后，按米轨设计的“昆一线”开始拆除。与此同时，还将安宁至麒麟长7.3公里的一段无偿交给昆明钢铁公司使用。到1985年底，原铺设的滇缅铁路已仅剩昆明北至石嘴12.4公里和作为昆钢专用铁道的安宁至麒麟7.3公里，共计19.7公里。
1995年12月，时任马来西亚总理的马哈蒂尔在东盟第五届首脑会议上提出修建一条超越湄公河流域范围，从马来半岛南端的新加坡，经马来西亚、泰国、老挝（或柬埔寨、越南、缅甸）等国家到中国昆明的“泛亚铁路”倡议，这一倡议立即得到东盟国家的响应。1996年3月，在曼谷召开的首届亚欧领导人会议将共同推动湄公河流域的开发合作作为重要内容列入“主席声明”，并把泛亚铁路计划列入“后续行动”之中，泛亚铁路计划得到与会各国的积极赞同，并正式揭开了东南亚铁路改造、扩建、联网的帷幕。
2010年中缅皎漂-昆明铁路工程项目公开。皎漂-昆明铁路是中缅共同实施的皎漂-瑞丽通道计划的一部分，铁路起于缅甸若开邦面对印度洋的皎漂深水港，从西南向东北贯穿缅甸中北部，经由云南瑞丽进入中国，直通昆明，这一工程难度小，可行性较高。铁路贯通后，将成为中国运送物资到海外的大通道，缅甸曼德勒和皎漂市将兴建许多货场，中国将在皎漂港投资兴建开发区。
2011年3月8日，中国商务部宣布，由于缅甸国内问题和铁轨尺寸差异，原定于今年开工修建连接中缅两国的铁路线暂缓施工。
2011年4月，中国铁路工程总公司与缅甸铁道运输部签署该项目的谅解备忘录，规定工程建设须在签署之日起的3年内启动。工程原计划投资200亿美元，2015年前建成，中方负责筹措大部分资金，相应拥有50年运营权。
2013年，刚刚上台的日本安倍内阁副首相麻生太郎的首次海外之行，就是对东南亚国家缅甸进行出访。麻生表示，日本将放弃缅甸拖欠的5000亿日元债务中的约3000亿，其余的2000亿则将通过日本的银行以融资形式解决。
2014年3月，就在中国构建泛亚铁路蓝图之际，日本宣布：无偿援助缅甸78亿日元(约合人民币4.72亿元)帮助修建铁路等设施。
2014年5月24日，缅甸铁路运输部表示，昆明-胶漂铁路项目，如未取得民众同意，将不会实施。
2014年6月，中国泛亚高铁就要开工，从云南西部钻山建一条长约30公里的隧道通往缅甸，再从缅甸向东，伸出一条支线去往泰国，另一条主线则经由老挝、越南、马来西亚通往新加坡。这条“曼谷-三塔山口-耶城-仰光-腊戍-瑞丽-昆明”高铁线一旦贯通，将成为中国连接东南亚、南亚地区的国际大通道。
2014年7月20日，缅甸铁道运输部官员敏瓦对外宣称，中缅铁路工程目前仍未进入启动阶段，备忘录3年期限已到。而且，缅甸一些公民组织反对声音较大。缅甸交通运输部曾多次对外表示，正在对皎漂-昆明铁路工程的进行调查和重新评估，“虽然中国是主要出资方，但毕竟相关建设、运营权利长达50年”。此外，缅甸公民组织和铁路途经地区居民多次向缅甸政府抗议，称工程将给地方造成负面影响。缅甸一些政党也称，议会未就该项目取得一致。缅甸媒体还曾发出中国可能借由基础设施建设“干涉缅甸内政、威胁缅甸国家安全”的警示。
