У 1912 році було прийняте рішення побудувати залізницю через Новоград-Волинський. Новою дорогою планувалося з’єднати станцію Шепетівку, через яку йшли поїзди з Кам’янця-Подільського до Луцька (Подільської залізниці) зі станцією Жлобин (Любава-Роменської залізниці). У Коростені нова гілка перетинала Києво-Ковельську лінію. У Новоград-Волинському повинна була перетнути лінію Рівне - Гришине. Остання повинна була пройти через Павлоград, Кобеляки, Глобине, Золотоношу, Канів, Фастів і Житомир. Таким чином, в недалекому майбутньому залізничну станцію Новоград-Волинський планувалося зробити вузловою. Через будівництво двох нових залізничних ліній Російська імперія отримувала нові дешеві та зручні шляхи. Роботи зі спорудження залізниці та станційних споруд тривали два роки замість запланованих трьох. Прискорила темпи Перша світова війна, що вимагала різкого збільшення перевезень в напрямку фронту. Новоград-Волинська Дума виділила під спорудження будівлі вокзалу, інших приміщень і шляхів, 65 га землі. Будівництво очолив головний інженер П.В. Березін. Від станції Новоград-Волинський відходять лінії: на Шепетівку (63 км), на Коростень (88 км) - обидві одноколійні і електрифіковані в 2006 р, а також одноколійна на Житомир (91 км) - не електрифікована. Відстань до станції Київ-Пасажирський через Коростень - 244 км, через Житомир - 256 км.