Важным фактором, повлиявшим на рост населения Воронежа, явилось строительство железных дорог на территории как самого города, так и в губернии. В 1868 году была построена первая железная дорога Козлов (ныне Мичуринск) - Воронеж. В 1870 году она протянулась дальше к югу от Воронежа до Ростова-на-Дону. Обе они являлись составными частями важной железной дороги Москва - Владикавказ, соединившей дешевым транспортом центральные районы страны с Северным Кавказом. Дороги Елец - Грязи (1869) и Грязи - Царицын (1871) вошли в состав полотна Рига - Царицын. В 90-е годы XIX века строительство железных дорог продолжалось. Через Воронежскую губернию прошли еще две важные линии: Воронеж - Курск - Киев (1894) и Харьков - Лиски - Балашов - Нижний Новгород (1896). В 1896 - 1897 годах введены в эксплуатацию железнодорожные ветки Таловая - Калач и Графская - Анна. Они соединили Воронеж с глубинными районами губернии.
Со строительством железных дорог начал изменяться экономический облик Воронежской губернии. Появились первые машиностроительные заводы. Правда, пока их было мало и все они находились в Воронеже. Начало капиталистической промышленности в пореформенный период в губернии положила Воронежская ремонтная мастерская (ныне завод имени Ф.Э. Дзержинского). Она была открыта в 1868 году и первоначально обеспечивала ремонт паровозного и вагонного парков. В 1869 году был открыт механический завод В.Г. Столля (позже завод имени В.И. Ленина). До 90-х годов XIX века это была скорее полукустарная мастерская со сравнительно небольшим количеством рабочих (до 100 человек). Основная функция завода состояла в ремонте мельничного и маслобойного оборудования. В конце XIX века открылись чугунолитейные заводы Иванова и Гаусмана. Они выпускали мелкое чугунное литьё, решетки для оград, памятники и т.п.
Несмотря на определенное развитие промышленных предприятий, Воронежскую губернию второй половины XIX века нельзя было назвать промышленной. На первом плане оказались предприятия, обрабатывающие сырьё растительного происхождения. Главной промышленной отраслью была пищевая. Она сохранила свое ведущее значение вплоть до войны 1914 года. На её долю приходилось почти 73% валовой продукции городских предприятий. Первое место занимали маслобойни и мельницы. Хлеб являлся важнейшей товарной продукцией. В целом промышленные предприятия Воронежской губернии были мелкими, с низкой производительностью труда. Воронежский край продолжал оставаться аграрным.
Развитие капиталистических предприятий в Воронеже способствовало внедрению технических усовершенствований в общественную жизнь города. Так, в 1869 году городской голова С.Л. Кряжов подарил городу первый водопровод. В 1876 году в управлении железной дороги была проведена первая телефонная линия, на которой был установлен 21 аппарат. В 1891 году в городе появилась первая электроустановка. Она пока освещала производственные корпуса железнодорожных мастерских и здание вокзала. Городская электростанция для освещения улиц и жилых домов дала свой первый ток 19 октября 1899 года.
В 1891 году на главных улицах Воронежа появился первый общественный вид транспорта - конная железная дорога.
