จากหลักฐานทางประวัติศาสตร์ครั้งสำคัญที่ได้มีการบันทึกไว้ ทำให้เมืองกาญจนบุรีเป็นที่รู้จักกันทั่วโลก คือ ในสมัยสงครามโลก ครั้งที่ ๒ (ปี พ.ศ.๒๔๘๔ - ๒๔๘๘) ได้มีการสร้างทางรถไฟสายไทย-พม่า ขึ้น โดยรัฐบาลญี่ปุ่นขออนุญาตจากรัฐบาลไทย โดยเริ่มจากจังหวัดราชบุรี ที่อำเภอบ้านโป่ง เข้าสู่จังหวัดกาญจนบุรี ไปยังพม่า เส้นทางนี้ถือเป็นเส้นทางยุทธศาสตร์ที่สำคัญของการเดินทางจากซีกฝั่งทะเลด้านตะวันออกไปยังฟากตะวันตก เพื่อการขนถ่ายสินค้าและอาวุธ ผ่านไปยังมลายูและอินเดีย โดยเส้นทางนี้ได้เคยมีชาวอังกฤษทำการสำรวจไว้ก่อนแล้ว แต่ไม่สามารถสร้างทางรถไฟสายนี้ขึ้นได้ ด้วยเหตุและปัจจัยหลายประการ เมื่อเกิดสงครามโลก ครั้งที่ ๒ ทางกองทัพญี่ปุ่น จึงได้ตัดสินใจเลือกเส้นทางเดียวกันนี้เพื่อสร้างรางรถไฟเชื่อมต่อไปยังประเทศพม่า เพื่อใช้เป็นเส้นทางยุทธศาสตร์ในการเชื่อมโยงการเดินทางโดยรางจากตะวันออกสู่ตะวันตก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงระเวลาสงครามโลกครั้งที่ ๒ การขนส่งทางเรือมีความเสี่ยงและอันตรายจากการถูกโจมตีทางอากาศของฝ่ายสัมพันธมิตร ฉะนั้นการขนส่งทางรางจึงเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดในขณะนั้น

ประเทศไทยสมัยสงครามโลกครั้งที่ ๒ มีการก่อสร้างทางรถไฟติดต่อกันทั่วประเทศอยู่แล้ว มากกว่า ๓,๐๐๐ กิโลเมตร โดยเฉพาะด้านทิศตะวันตกที่ติดต่อกับประเทศพม่า เคยมีการสำรวจไว้ว่าจะต้องใช้งบประมาณสูง และใช้ระยะเวลาในการก่อสร้างไม่ต่ำกว่า ๕ ปี เนื่องจากระยะทางต้องผ่านแนวแม่น้ำ และป่าเขา ซึ่งเป็นป่าดงดิบชื้น จึงต้องใช้เวลาและงบประมาณมาก ประเทศไทยจึงยังไม่ได้ลงมือก่อสร้างทางรถไฟในเส้นทางที่สำรวจไว้

ต่อมาเมื่อเกิดสงครามโลกครั้งที่ ๒ และญี่ปุ่นมีความจำเป็นต้องสร้างทางรถไฟเชื่อมระหว่างไทย-พม่า ทั้งเพื่อประโยชน์ในด้านการสงครามในขณะนั้น และเพื่อการเป็นเส้นทางคมนาคมทางด้านเศรษฐกิจ การค้าขาย ในเอเชียอาคเนย์หลังสงครามสิ้นสุดลง ญี่ปุ่นจึงตัดสินใจสร้างทางรถไฟสายนี้ ด้วยระยะทางทั้งสิ้น ๔๑๕ กิโลเมตร และมีกำหนดระยะเวลาให้แล้วเสร็จภายใน ๑ ปี ด้วยข้อจำกัดด้านระยะเวลา ดังนั้น การเลือกแม่น้ำแควน้อยเป็นเส้นทางหลักในการก่อสร้าง จึงเป็นเหตุผลสำคัญอย่างยิ่งที่ช่วยให้การก่อสร้างบรรลุตามเป้าหมายที่วางไว้ เนื่องด้วยสามารถใช้ประโยชน์จากลักษณะภูมิประเทศที่ใช้แม่น้ำแควน้อยเป็นเส้นทางในการลำเลียงแรงงาน คน วัสดุ อุปกรณ์ต่าง ๆ ผ่านเข้าสู่จุดก่อสร้าง โดยใช้กรวดและทรายจากแม่น้ำเป็นวัสดุก่อสร้าง นอกจากนี้ ยังได้เลือกก่อสร้างทางรถไฟลัดเลาะตามแนวเขา ผ่านป่าไม้และใช้ทรัพยากรไม้และหินภูเขา จากธรรมชาติ ๒ ข้างทาง เป็นวัสดุก่อสร้างอีกด้วย การเลือกก่อสร้างเส้นทางตามแนวแม่น้ำเข้าสู่ป่า และแนวเขาดังกล่าวเป็นการใช้ประโยชน์จากภูมิประเทศอย่างแท้จริง และเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้การก่อสร้างแล้วเสร็จตามเวลาที่กำหนด ส่วนสำคัญที่สุดคือการระดมคน แรงงานทั้งจากเชลยศึกชาติต่าง ๆ เช่น อังกฤษ ออสเตรเลีย นิวซีแลนด์ เนเธอร์แลนด์ และสหรัฐอเมริกา รวมกับกรรมกรจากประเทศไทย มลายู อินโดนีเซีย อินเดีย พม่า จีน และเวียดนามมากกว่าแสนคนเข้ามามีส่วนร่วมในการก่อสร้าง และเนื่องจากสภาพแวดล้อมในขณะนั้นที่เต็มไปด้วยโรคภัยไข้เจ็บประเภทต่าง ๆ และการเร่งรัดการทำงานอย่างเข้มข้น จริงจัง จึงทำให้มีผู้เสียชีวิตในระหว่างการก่อสร้างนับแสนคน บางครั้งมีคนเปรียบเทียบชีวิตคนที่เสียงชีวิตจากการสร้างทางรถไฟนี้ว่า “หนึ่งหมอนรถไฟต่อหนึ่งชีวิต” จนทำให้มีผู้เรียกชื่อทางรถไฟสายนี้อีกชื่อหนึ่งว่า “ทางรถไฟสายมรณะ”

ปัจจุบันประเทศไทยยังใช้ประโยชน์จากเส้นทางรถไฟดังกล่าว เป็นเส้นทางการเดินรถระหว่างกรุงเทพมหานคร ผ่านสถานีชุมทางหนองปลาดุก ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของเส้นทางรถไฟสายมรณะ ไปสิ้นสุดที่สถานีน้ำตก อำเภอไทรโยค จังหวัดกาญจนบุรี ระยะทางทั้งสิ้น ๑๓๐ กิโลเมตร โดยหลังสงครามโลกครั้งที่ ๒ ยุติลงในเดือนสิงหาคม พ.ศ.๒๔๘๘ ญี่ปุ่นเป็นฝ่ายแพ้สงครามทำให้ทางรถไฟสายนี้ทั้งหมดตกเป็นสมบัติของฝ่ายสัมพันธมิตร และกองทัพอังกฤษ จึงได้รื้อทางรถไฟยุทธศาสตร์สายนี้ลง คงเหลือระยะทาง ๓๐๐ กิโลเมตร ในเขตแดนประเทศไทย และได้เสนอขายทางรถไฟพร้อมล้อเลื่อน วัสดุ เครื่องมือและโรงงานให้รัฐบาลไทย เป็นเงิน ๑,๕๐๐,๐๐๐ ปอนด์สเตอร์ลิงค์ รัฐบาลไทยเจรจาต่อรองซื้อในราคา ๑,๒๕๐,๐๐๐ ปอนด์สเตอร์ลิงค์ หรือประมาณ ๕๐ ล้านบาท และกรมรถไฟได้รับมอบทางรถไฟสายนี้ไว้ในการดูแลตั้งแต่ปี พ.ศ. ๒๔๙๐ นอกจากจะเป็นเส้นทางที่ประชาชนในภูมิภาคใช้เพื่อสัญจรแล้ว ยังมีชื่อเสียงเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวาง เป็นเส้นทางท่องเที่ยวที่มีความน่าสนใจ และมีความสำคัญ ความงดงามทางธรรมชาติและทางศิลปวัฒนธรรมที่โดดเด่นอีกแห่งหนึ่งของประเทศไทย