Debido a las características geográficas de Chile, la construcción del ferrocarril fue una tarea compleja, por lo que se hizo necesario contar con "obras de arte de relativa importancia" (Empresa de Ferrocarriles del Estado. Breve reseña de los ferrocarriles del Estado, p. 6) para completar los tramos proyectados, tales como puentes, túneles y más de mil kilómetros de líneas férreas. Algunas de estas obras quedaron retratadas en el Álbum de Vistas que publicó la Empresa de Ferrocarriles del Estado en 1909, donde se recopilaron imágenes de la línea férrea estatal y sus maquinarias.

La construcción de ferrocarriles del Estado fue encargada principalmente a empresas contratadas previas propuestas públicas, que tomaron como base los proyectos elaborados por los ingenieros estatales. Estos eran principalmente ingenieros civiles chilenos que, desde mediados del siglo XIX, se formaron en la Universidad de Chile y luego se perfeccionaron en Bélgica. Entre ellos estaban Justiniano Sotomayor, Domingo Víctor Santa María (hijo del presidente) y Victorino Aurelio Lastarria, quien proyectó el Viaducto del Malleco. Además, a fines del siglo XIX, llegaron a Chile ingenieros ferroviarios desde Bélgica y Francia "que desplazaron a los ingleses y estadounidenses de décadas anteriores" (Thompson, Ian. Monografía de las líneas férreas fiscales, p. XI).

De acuerdo al historiador Guillermo Guajardo (cf. Tecnología, Estado y Ferrocarriles en Chile, 1850-1950), los ingenieros trabajaron en el Ferrocarril al Sur desde 1873 y, luego, en la Dirección de Obras Públicas, el Ministerio de Industria y Obras Públicas y la Empresa de Ferrocarriles del Estado, supervisando y proyectando las obras.

En 1910, ingenieros ferroviarios publicaron la obra titulada Monografía de las líneas férreas fiscales, donde describieron los tramos -y especialmente las obras de ingeniería civil- que en ese momento se estaban estudiando o construyendo bajo su supervisión. El texto tiene descripciones detalladas de los cálculos necesarios para la planificación de estas obras públicas, los que por su calidad y rigor "revelan el alto nivel de preparación de los ingenieros chilenos de hace cien años" (Thomson, Ian. Monografía de las líneas férreas fiscales, p. XIII).

De acuerdo al economista Ian Thomson, en algunos casos las obras de ingeniería civil fueron descritas por los ingenieros ignorando el tráfico que sería transportado por los ferrocarriles, debido a que "para los gobiernos de la época, lo primordial era modernizar el país mediante la construcción de ferrocarriles, siendo menos importante saber cuánto tráfico iban a llevar y otorgándosele una significación reducida a la materia de su justificación económica" (Monografía de las líneas férreas fiscales, p. X).