Frederick Lugard y William MacKinnon trataron de convencer a la Corona británica para iniciar la construcción de un ferrocarril desde la costa que permitiera el desarrollo de Uganda bajo el dominio inglés. Sin embargo, el gobierno no estaba seguro de la viabilidad de este proyecto y se resistía a declarar protectorados, prefiriendo dejar la gestión de los territorios en manos privadas. Ya en la década de los 80, la IBEAC había plantado una serie de postes a través de Kenya para abrir la ruta de Uganda, pero el proyecto murió por falta de hombres y fondos. De hecho, en julio de 1891 la IBEAC quebró y amenazó con retirarse de Uganda si no recibía un aporte de fondos de la Corona y el compromiso de construir el ferrocarril. Presionado por Lugard, MacKinnon, la Iglesia y el ejército, el gobierno inglés decidió enviar dos emisarios a Uganda para estudiar el proyecto, los hermanos Gerald y Raymond Portal. Ambos murieron de malaria durante el viaje, pero su informe fue favorable. Finalmente, en junio de 1894 Inglaterra declaró el protectorado de Uganda, que incluía la región al oeste del Rift Valley, parte de lo que hoy es Kenya.

El transporte hasta el nuevo protectorado era difícil y arriesgado. Suponía atravesar desiertos y regiones áridas repletas de animales salvajes y tribus hostiles. Para la IBEAC, mantener la ruta abierta había sido un auténtico suplicio, con fortalezas fuertemente custodiadas a lo largo del camino, cada una de las cuales requería 2.000 hombres de refuerzo al año. Con la declaración del protectorado de Uganda y la quiebra de la IBEAC, el proyecto del 'Uganda Railway' fue por fin aprobado.

Para el gobierno británico, la franja de tierra desde la costa hasta el Rift Valley era inútil, pero debía recibir algún tipo de protección para administrar y controlar el ferrocarril. Así, el 1 de julio de 1895, el gobierno declaró el protectorado de 'British East Africa' y pasó así a gestionar directamente ambos protectorados, relevando a la maltrecha IBEAC.

Con un presupuesto de tres millones doscientas cincuenta mil libras y bajo el mando del ingeniero George Whitehouse, en mayo de 1896 comenzó la construcción del ferrocarril, que desde el principio fue conocido como el 'Lunatic Express': la vía tenía que atravesar 1.000 kilómetros de territorio inhóspito, durante los cuales debía escalar 1.150 metros, cruzar el Ecuador, bajar al Rift Valley y volver a ascenderlo en caídas de 600 metros, además de cruzar una ciénaga de 160 kilómetros. Las traviesas debían fabricarse en acero, pues las termitas se comían la madera.

Para la construcción, el gobierno inglés desplazó desde la India a 13.000 peones, 'coolies' de castas inferiores, ya que los nativos eran considerados por la racista administración colonial como apropiados para el porte pero inservibles para la construcción. La obra avanzó rápidamente, a costa de las vidas de muchos trabajadores que murieron a causa de la malaria, la disentería, el escorbuto, el cólera, las úlceras y el tifus. La mosca 'tse-tse' hacía estragos entre los animales de carga y los campamentos estaban sometidos al pillaje y los continuos ataques por parte de las tribus locales. Además, los trabajadores debieron enfrentar un peligro que se hizo legendario: los leones devoradores de hombres del Tsavo.

De todas las historias de leones que se aficionaron a la carne humana durante la construcción del 'Lunatic Express', las más famosas son las de J.H. Patterson. El coronel Patterson llegó a Mombasa en 1898 con la misión de tender un puente sobre el río Tsavo. Durante los trabajos, dos grandes leones macho sin melena, algo frecuente en los leones de esta zona, comenzaron a realizar incursiones nocturnas en los campamentos para sacar de sus tiendas y devorar a los trabajadores. Los peones indios desarrollaron tal pavor a las bestias que las apodaron 'the Ghost and the Darkness', el Fantasma y la Oscuridad, a los que creían poseídos por malignos dioses locales que se oponían a la construcción del ferrocarril. Cuando finalmente Patterson consiguió abatir a los dos felinos, éstos habían devorado a 28 peones indios y un número indeterminado de porteadores locales. El puente se construyó y aún hoy persiste, una pieza de ingeniería tan insulsa que, de no ser por la leyenda que lo rodea, pasaría totalmente desapercibida.

En 1899 las obras del ferrocarril llegaron a un pozo de agua, uno más de todos aquellos en los que probablemente Thomson había descansado para refrescarse y abrevar a sus animales. Se trataba de una charca cenagosa en un lugar que los Maasai conocían como Nyrobi. El ingeniero jefe George Whitehouse decidió establecer allí la estación principal del ferrocarril para acometer las obras del Rift Valley. A finales de ese mismo año, el lugar ya era conocido como Nairobi, y los primeros aventureros y cazadores comenzaron a establecerse allí atraídos por su buen clima. Al mismo tiempo, la administración colonial decidió trasladarse de Machakos a la nueva ciudad.

El 20 de diciembre de 1901, la esposa del ingeniero jefe, Ronald Preston, depositaba el último raíl en Port Florence, hoy Kisumu, en las orillas del Lago Victoria. Posteriormente se tendería el tramo de Kisumu a Kampala. Así terminaba la construcción de una de las grandes obras de ingeniería de la historia, que aún hoy es una arteria fundamental en las comunicaciones del este de Africa. De hecho, el ferrocarril sentó las bases para la construcción de Kenya, cuyas principales ciudades, a excepción de las costeras, se fundaron como estaciones del 'Lunatic Express'. Los supervivientes de entre los peones indios que trabajaron en las obras dieron origen a una de las grandes comunidades de origen foráneo que hoy se mantienen en el país.

La construcción del ferrocarril derramó también mucha sangre nativa, la de todas las tribus que reaccionaron a la intromisión en sus tierras: los Giriama, los Taita, los Kamba, los Kikuyu, los Kisii, los Nandi y los Elgeyo fueron brutalmente reprimidos por sus escaramuzas contra el poder dominante.

En 1902, la región del protectorado de Uganda al oeste del Rift Valley fue transferida al protectorado de 'British East Africa', con el doble fin de situar el ferrocarril bajo una administración única y de restaurar las fronteras del reino de Buganda. Esto casi terminó por definir las fronteras de la actual Kenya.