1911年中华民国成立后，京奉铁路改称北宁铁路，由北洋政府交通部管辖。1928年6月4日，奉系军阀张作霖撤回奉天时，在北宁铁路皇姑屯站被炸身亡，史称皇姑屯事件。同年6月15日，南京国民政府宣布完成北伐，并将北京改名北平，北宁铁路也改称平奉铁路。1929年4月15日，南京国民政府铁道部再次将平奉铁路改称北宁铁路。九一八事变发生后，日军控制了北宁铁路关外（山海关以北）。七七事变后，北宁铁路全线被日军控制。
1949年10月，中华人民共和国成立，北宁铁路改称京沈铁路，后正式与原南满铁路哈尔滨至沈阳段合并为京哈铁路。
