18 августа 1851 года в 4 часа утра из С.-Петербурга вышел Императорский поезд. В его составе были салон – вагоны, опочивальня, свитские вагоны, столовая, кухня. Все вагоны сообщались между собой крытыми переходами. Император ехал по не совсем готовой дороге (за два с лишним месяца до ее официального открытия) в сопровождении всех членов своей семьи и ряда высоких зарубежных гостей. В вагонах сидели несколько немецких принцев, размещался эскорт гвардейцев, жандармы, множество придворных и челядь, лейб – медики, статс – дамы, лакеи, парикмахеры, камер – казаки, повара… Крупные мосты преодолевали всей свитой пешком, пропустив вперед паровоз с пустыми вагонами. На каждой большой станции Николай I со всей свитой выходили из вагонов, осматривали залы и прочее. На станции Вышний Волочек он, подойдя к паровозу, сказал: «Вот какую я нажил себе лошадку!» Поезд благополучно прибыл в Москву в 23 часа, затратив на весь путь всего 19 часов. При переезде Государя в Москву и обратно, кроме собственно Императорского поезда были задействованы еще 12 составов, перевозивших экипажи, лошадей к ним, придворную прислугу и необходимый багаж.
«За отлично усердную службу и труды, оказанные в сооружении дороги, а также в устройстве по сему пути Высочайшего проезда» император наградил 35 инженеров и двух архитекторов, а П. П. Мельникова и Н. О. Крафта – орденами Св. Анны 1 степени с императорской короной. Каждому из оберкондукторов было пожаловано по 100 рублей, кондукторам и кочегарам – по 10 рублей, машинистам – по 25 рублей. Вскоре Николай I повелел изготовить 8 резных дубовых буфетов для ресторанов самых крупных станций. Такой буфет был подарен Государем и станции Бологое (ныне он находится в Бологовском краеведческом музее).
Было пропущено несколько т.н. пробных поездов. Первый поезд состоял из паровоза, тендера и вагонов зеленого цвета по форме наподобие почтовых дилижансов. Кондукторы сидели на козлах впереди вагонов. Вагоны I и II классов были крытые, с сиденьями, багаж располагали на крышах. У вагонов III класса крыши не было, пассажиры сидели на открытой платформе, на скамейках. Искры от паровоза прожигали одежду, вещи. Ни уборных, ни умывальников, ни приборов отопления в пассажирских вагонах всех классов не имелось вплоть до 1866—1868 годов.
В ночь с 3 на 4 сентября 1851 года из-за отсутствия связи между станциями Клин и Давыдково произошло первое крушение: один из поездов из-за порчи моста был пущен по левому пути. На повороте в темноте он столкнулся с другим поездом, шедшим из Москвы, который сошел с рельс. В результате аварии погибли оба машиниста и помощник машиниста.
Официальное открытие железной дороги Петербург – Москва произошло 1 ноября