С угледобычей и металлургией Донбасса тесно связан железнодорожный транспорт. Через бассейн проходило несколько железных дорог, из которых наиболее важную роль играла казенная Екатерининская железная дорога.
Донбасс постоянно нуждался в расширении железнодорожной сети, в усилении подвижного состава и тяги. Транспорт был узким местом в экономике района. Недостаточное его развитие отрицательно влияло на работу заводов и шахт, что особенно остро сказалось в годы первой мировой войны.
Но даже в таком состоянии Донбасс был районом наибольшего развития в России железнодорожного транспорта. Это относится как к длине путей на квадратную версту площади, так и к интенсивности использования дорог и подвижного состава. На Екатерининской дороге в 1910 г. на каждые 100 верст эксплуатационной длины магистрали приходилось по 46 паровозов (на Московско-Курской — 43, Николаевской — 36), она же имела больше всего мощных паровозов. Только Московско-Курской дороге уступала Екатерининская по количеству товарных вагонов на версту длины дороги. Пробег товарных вагонов, т. е. интенсивность перевозок на Московско-Курской и Николаевской дорогах, был вдвое меньше, чем на Екатерининской, причем ежегодно этот разрыв увеличивался. Только Юго-восточная, Южная и Юго-западная дороги по интенсивности перевозок грузов были равны или приближались к Екатерининской.
Такая грузонапряженность железных дорог Донбасса требовала хорошо развитой ремонтной базы и большого количества опытных паровозных бригад. Многие железнодорожные депо и мастерские были весьма значительны по размерам, имели высококвалифицированные кадры.
Важной особенностью предприятий на сети железных дорог были кооперация в процессе работы, возможность командировать рабочих из одних мастерских и депо в другие. Большую помощь им оказывали Главные мастерские дорог в Екатеринославе, Харькове, Александровске, Ростове.
Среди металлообрабатывающих предприятий Донбасса хорошо оборудованными были Горловский завод горнорудного оборудования, Дебальцевский механический, Таганрогский и Харцызский котельные, Таганрогский судоремонтный, построенный еще при Петре I. Все они, кроме судоремонтного, возникли в 90-е гг. XIX в. Функционировало также около 20 небольших чугунолитейных и изготавливавших сельскохозяйственные орудия предприятий. В Донбассе работали многочисленные, в основном небольшие, плохо механизированные кирпичные, цементные, черепичные заводы, среди которых выделялись заводы по производству строительных материалов и два больших цементных в. Амвросиевке.
Первенцем химической промышленности в Донбассе и крупнейшим предприятием этой отрасли был хорошо оборудованный содовый завод, построенный в 90-е гг. обществом «Любимов, Сольве и К°» в с. Третья Рота близ Лисичанска.
В начале двадцатого века роль иностранного капитала в промышленности Донбасса продолжала оставаться весьма значительной. Известно, что вывоз капитала чрезвычайно ускоряет развитие капитализма в тех странах, куда он направляется. Но в отличие от конца XIX в., когда создание и быстрое развитие крупной промышленности Юга без использования капитала было невозможно, в начале XX века он стал отрицательным, тормозящим фактором. Иностранные предприниматели теперь вкладывали в развитие промышленности Донбасса не капиталы, привезенные непосредственно из-за рубежа, а лишь часть тех больших прибылей, которые получали с ранее вложенных и уже окупившихся капиталов. Немалая доля прибыли вывозилась за границу.
Находясь под покровительством правительства, иностранные капиталисты модернизировали и расширяли заводы и шахты лишь в объеме, необходимом для поддержания конкурентоспособности. Штат администрации они предпочитали набирать главным образом из иностранцев. В 1913 году из 250 инженеров, работавших на металлургических заводах Донбасса, 81 был иностранцем, из 259 служащих со средним техническим образованием — 108.
Положение, при котором решающую роль в угольной промышленности Донбасса к началу XX в. стали играть крупные предприятия (а в металлургии все заводы были крупными), ускорило образование монополистических объединений. Отдельные случаи заключения краткосрочных соглашений об уровне продажных цен на рельсы и трубы имели место еще в середине 90-х гг.
В 1900–1903 гг. Россия пережила тяжелый промышленный кризис. Он нанес ощутимый удар промышленности Донбасса, особенно металлургической. Снизились цены на уголь и металл. Кризис ускорил образование монополий. В 1902 г. был образован синдикат «Продамет», а в 1904 г. — «Продуголь».