Dalsza rozbudowa związana była z budową Kolei Libawsko-Romeńskiej. W 1871 roku otwarto linię kolejową przez Koszedary, Radziwiliszki, Szawle i Możejki do portu w Lipawie (obecnie na Łotwie), a w 1873 roku jej przedłużenie na wschód z Nowej Wilejki do Mińska (na Białorusi), oraz odgałęzienie na północ przez Poniewież do Dyneburga (na Łotwie). Pod koniec XIX wieku zbudowano dalsze połączenia na południe do Łunińca i Suwałk. Zbudowano także od końca XIX wieku sieć wąskotorowej kolei dojazdowej na terenie Auksztoty. Podczas I wojny światowej na obszarze zajętym przez Niemcy przekuto sieć kolejową na rozstaw 1435 mm.

Po uzyskaniu przez Litwę niepodległości w 1918 roku, na jesieni 1919 roku powstały Koleje Litewskie (Lietuvos geležinkeliai). Na skutek pojawienia się nowych granic, w tym polskiej aneksji Wilna, sieć kolejowa utraciła spoistość, a przed 1938 roku nie utrzymywano komunikacji kolejowej z Polską. Z większych inwestycji, między 1925 a 1932 roku rokiem zbudowano linię z Szawli do Kretyngi i Kłajpedy (poprzednio pruskiej).