В самом начале 1955 года на железнодорожную станцию Тюра-Там (Западно-Казахская железная дорога) прибыли два эшелона с военными. Один эшелон со строительными специалистами инженерных железнодорожных войск (ЖДВ), второй эшелон тылового обеспечения, в котором размещался банно-прачечный комплекс и противочумный санитарный отряд.

В жуткие морозы января, в голой степи был развернут жилой палаточный лагерь, под названием Ташкент-90. Ежедневно на эту же станцию стали прибывать составы с тяжёлой строительной техникой и строительными материалами.

Так, под подчинением Министерства обороны СССР началось строительство научно-исследовательского испытательного полигона для запусков межконтинентальных баллистических ракет (НИИП № 5 МО СССР). 2 июня 1955 года этот полигон получил статус воинской части с порядковым номером, а жилой посёлок при этой воинской части стали называть «Байконур».

Каждый объект полигона начинался с подведения к нему железнодорожной ветки. Строительством железнодорожных магистралей полигона велось силами железнодорожных войск. Первая железнодорожная линия пошла от станции Тюра-Там в северном направлении. Именно на севере от Тюра-Там началось строительство знаменитой стартовой площадки № 1. Знаменитой она стала не сразу, а спустя 6 лет, когда Юрий Алексеевич Гагарин с неё отправился в космос. Хоть эта стартовая площадка и имела титульный первый номер, но запуски ракет начались не на ней, первый запуск баллистической ракеты Р-7 был осуществлён с другой пусковой площадки 6 мая 1957 года.

В настоящее время примерная протяжённость Байконурской железной дороги составляет 470 километров. Все железнодорожные пути на Байконуре не электрифицированы, многие железнодорожные пути в настоящее время не эксплуатируются по ряду экономических причин.

Байконурская железная дорога предназначена не только для перевозки ракетоносителей и топлива к ним. Между объектами и стартовыми площадками полигона работает пассажирское сообщение, которое совершенно бесплатно, в купейных вагонах немецкого производства перевозит работников космодрома к месту работы и по домам после работы.

Самые тяжёлые времена космодром пережил в лихие девяностые, — «перестроечные реформы». Многие объекты космодрома в то нелёгкое время, были закрыты и частично разобраны. За их ненадобностью забросили и железнодорожные подходы к этим объектам.

На сегодня космодром Байконур это 15 стартовых комплексов для запусков ракетоносителей. Юридическая принадлежность космодрома Байконур,- Российская Федерация. Территориальная принадлежность, — Казахстан. Между Россией и Казахстаном оформлен долгосрочный договор аренды до 2050 года.  Стоимость аренды составляет 150 миллионов долларов в год.