Die 1853 in Zürich gegründete Schweizerische Nordostbahn (NOB) war mit einem Streckennetz von 853 km (inklusive mitbetriebenen Bahnen) bis zum Zusammenschluss der Westschweizer Bahnen zur Jura-Simplon-Bahn 1890-1891 die grösste schweizerische Bahngesellschaft. Sie entstand aus der Fusion der Schweizerischen Nordbahn mit den Bodensee- und Rheinfallbahnen. Die Nordbahn, besser bekannt als Spanischbrötli-Bahn, hatte 1846 die Pläne der liquidierten Basel-Zürcher-Bahngesellschaft für den Bau einer direkten Bahnverbindung Zürich-Basel übernommen, der vor allem am Streit über die Linienführung unter den Kantonen Zürich, Aargau und beider Basel gescheitert war. Auch die Nordbahn agierte aufgrund der unterschiedlichen Vorstellungen um die Streckenführung mehrheitlich erfolglos. Sie blieb 1847, nach dem Bau der ersten schweizerischen Bahnstrecke ab Zürich in Baden stecken und ging sechs Jahre später in der NOB auf.
Wirtschaftlicher und politischer Hauptinitiant der NOB war Alfred Escher, der private Investitionen einer Finanzierung der Bahnen mit öffentlichen Geldern vorzog und unter anderem zur Deckung des grossen Kapitalbedarfs der Eisenbahnen die Gründung der Schweizerischen Kreditanstalt anregte. Als Erstes bemühte sich die NOB um den direkten Anschluss Zürichs an den Bodensee auf der Höhe von Romanshorn. Damit stand sie in direkter Rivalität zu den in St. Gallen beheimateten, wirtschaftlich erfolgreichen Vereinigten Schweizerbahnen, welche ihrerseits im Kampf um die Nord-Süd-Verbindung mit dem Projekt der Ostalpenbahn gegen die von der NOB nach einem Gesinnungswandel Mitte der 1860er Jahre favorisierte Gotthardbahn das Nachsehen hatten. 1856-1858 vollendete die NOB die Strecke über Baden-Brugg nach Aarau, wo ihr Netz mit jenem der Schweizerischen Centralbahn (SCB) zusammentraf und Zürich mit Basel verbunden wurde. 1870-1875 baute die NOB zusammen mit der SCB die Bözbergbahn (Brugg-Frick-Pratteln) sowie die Anbindung beider Netze an die Gotthardlinie, die Aargauische Südbahn. Linien ehemaliger Rivalen gingen in der NOB auf, so der Ast Zürich-Affoltern-Luzern vom Ost-West-Bahnprojekt der Bernischen Staatsbahn und 1879 die Linie Singen-Zofingen der Schweizerischen Nationalbahn, welche nach dem Konkurs schliesslich 1880 ganz an die NOB überging. Um diese Konkurrenzprojekte zu verhindern, hatte die NOB zuvor den Bau eigener neuer Linien geplant und teilweise gebaut. Der damit verbundene finanzielle Aufwand gefährdete schliesslich die Rentabilität der ganzen Gesellschaft. Durch diese Fehlinvestitionen geschwächt, fiel der Aktienkurs der NOB 1871-1878 während der allgemeinen Wirtschaftskrise von 670 auf 53 Fr. Der Bundesrat erliess ein Moratorium für die Baupflicht an bereits konzessionierten Strecken. Sie wurden erst 1897 fertiggestellt oder bis zur Verstaatlichung aufgeschoben. Nach Alfred Eschers Tod 1882 leitete Adolf Guyer-Zeller die NOB. Arbeitsreglements- und Lohnforderungen der schweizerischen Eisenbahner, denen die anderen Privatbahnen 1896 nachkamen, fielen beim gewinnorientierten Leiter der NOB auf Widerstand und konnten erst 1897 mit einem Streik der 5000 Angestellten durchgesetzt werden. Der Arbeitskampf bei der NOB trug zur hohen Akzeptanz des sogenannten Rückkaufgesetzes in der Volksabstimmung von 1898 bei und ebnete damit den Weg für die Verstaatlichung der grössten Privatbahnen in den Schweizerischen Bundesbahnen. Die Integration der NOB erfolgte am 1. Januar 1902. Hervorragende Bauwerke der in relativ einfachem Gelände erstellten NOB sind die Rheinviadukte (1856 Rheinfall, 1859 Koblenz, 1894 Eglisau), die Zürcher Stadtviadukte (1894) und der Zürcher Hauptbahnhof (1871 von Jakob Friedrich Wanner).