在谈及天兰铁路之前，有必要说说当时的历史背景，以及陇上倡建铁路的来龙去脉。据清代《德宗实录》所载，甘肃最早筹建铁路之嚆矢，始于光绪三十二年二月（1906年3月）。其时，光绪帝谕军机大臣："商部奏陕甘绅士筹筑陕甘两省铁路一折，着升允、曹鸿勋督同各绅详晰妥筹，奏明办理”。 同年十月，御史赵炳麟续奏："陕、甘、新疆、伊犁，亟宜修筑铁路”。不久，尽管由陕甘绅商公举李联芳会办陕甘铁路事宜，也仅是侧重于筹划陕西省境的西（安）潼（关）铁路而已。在陇上修建铁路一事，仍然停留在舆论宣传阶段。直至1935年，随着宝（鸡）天（水）铁路的开工，甘肃铁路的建设方才进入实质性的开办运作阶段。不过，由于宝天铁路的付诸修筑，备受资金、技术、地形、设备等客观条件诸多因素的制约，致使这条铁路时建时停，多年难以告竣，一再延缓了在甘境内接轨续修铁路之事。
　　据甘肃省档案馆典藏档案《甘肃天兰铁路工赈处》记载，1942年9月，在甘肃临时参议会一届六次会上，议员提案建议，请省政府采取有效措施，从速完成陇海铁路，并将宝天铁路延修至甘肃首府兰州。1944年，宝天铁路甘肃段征集天水等地沿线10县民工约20余万人筑路，这使得修路进度明显加快。终于在1945年，将全长154公里的宝天铁路建成通车。从而使天兰铁路的修筑时机趋于成熟，并相继付诸实施。
　　1946年3、4月间，甘肃省政府成立天兰铁路工赈处，处长由专员胡受谦兼任。工赈处内设总务、补给、赈务、会计4组和医务室。下设兰州办事处和武山办事处以及各县工赈分处。又相继成立第一（洛门）、第二（鸳鸯镇）、第三（兰州）补给站和第四（甘谷西四十里铺）、第五（桑园子）补给组，以及盘安镇和桑园子派出所等机构，并配备工程师、督导等技术和管理监督人员多名。从而，拉开修筑天兰铁路的序幕。
　　与此同时，天兰铁路沿线的皋兰、榆中、定西、会宁、通渭、陇西、武山、甘谷、秦安、渭源10县，以及后来增加的礼县、漳县、西和3县共13县，抽调大批民工，于同年5月15日，全线动工兴建天兰铁路工程。天兰铁路土方工程首期全长370公里，先期开工修筑武甘段和兰榆段土方路段。自开工之时起，由国民党行政院责成财政部按时拨付以工代赈款，以敷工程所需资金。至同年10月底止，累计完成土石方450.5万立方米,共收路局拨付的工赈款45.5亿元.其中,实际支各县民工工资款38.3亿元。经过近半年的施工，当年实际筑就了武甘段和兰榆段的土方路基。嗣以"气候渐寒，施工不易”为借口，遂将陇定段路基的土方修筑工程搁置未动。虽然后经国民党行政院于1946年12月，核定天兰铁路1947年度的工程费为390亿元，似有续修之意。终因国民党当局发动的内战不断扩大，已无暇顾及大西北筑路事务，遂使天兰铁路的修筑被迫停工。
　　在1947年至1949年的3年时间里，天兰铁路工赈处奉命留守人员则忙于处理一些遗留问题。诸如，移交各种设备，价售工地器材物品等。保留天兰铁路工赈处档案200多卷，至今仍完好地珍藏于省档案馆，记载着当年部分筑路实况和未竟全功的一段艰辛史迹。
　　甘肃解放后，迎来了大规模修建天兰铁路的美好时光。在天兰铁路修筑中，利用了原民国时期所修筑的大部分土方路基。1952年国庆节，这段在新旧社会先后历时7年之久的天兰铁路，全线通车，为大西北的开发和建设作出了重要贡献。