14 апреля 1921 г. постановлением Президиума ВЦИК по рекомендации ЦК РКП (б) Дзержинский был назначен наркомом путей сообщения с оставлением на посту председателя ВЧК и наркома внутренних дел. Исходя из указаний. В. И. Ленина о том, что для спасения транспорта «нужны меры поистине героические и революционные», он разработал конкретные предложения, в частности, новую схему организации НКПС, которая была одобрена В. И. Лениным и 28 июля 1921 г. утверждена СНК. 6 августа 1921 г. бюро коммунистической фракции ВЦСПС рассмотрело предложения Дзержинского о мерах по улучшению работы транспорта и также поддержало его, а через два дня этот же вопрос рассмотрел Пленум ЦК РКП (б), проходивший под председательством В. И. Ленина. На Пленуме Дзержинский проанализировал создавшееся положение, на железных дорогах в целом и состояние партийно-политической работы среди водников и железнодорожников, в частности. Дзержинский верил в возможность скорого восстановления транспорта. На заседании Петроградского Совета 13 декабря 1921 г. он заявил, что «у нас должен быть один ответ: мы выполним все стоящие, перед нами задачи,- как бы велики они ни казались, если только у ‘нас будет твердая .воля к победе».
Ведя борьбу с контрреволюцией, сотрудники ТО ВЧК-ОГПУ оказали большую помощь хозяйственникам в строительстве железных дорог. Дзержинский первым поставил вопрос о необходимости соединения железнодорожным путем Сибири и Туркестана, что имело большое значение не только для развития народного хозяйства страны, но и для обороны Советской республики. Он сделал много для ускорения строительства Семиреченской железной дороги, ставшей началом Туркестано-сибирской магистрали.
За период работы Дзержинского на транспорте была восстановлена его материально-техническая база (путь, подвижной состав, здания, сооружения). В 1921-1923 гг. было построено 564 км. новых железных дорог, много мостов, заменено 47,9 млн. шпал.Парк паровозов мощных серий в 1923 г. увеличился по сравнению с довоенным уровнем почти в 3,5 раза. Подводя итоги работы Дзержинского на посту наркома путей сообщения, XIII Всесоюзная конференция РКП (б) (январь 1924 г.) отметила, что «транспорт находится в таком состоянии, когда он без особых затруднений способен удовлетворять все предъявляемые к нему народным хозяйством требования».
Перейдя на работу в ВСНХ, Ф. Э. Дзержинский по-прежнему много внимания уделял транспорту. Он поддерживал тесные, контакты с руководством НКПС, вносил предложения по улучшению дисциплины, повышению ответственности служащих, ибо пренебрежение этим «составляет огромнейшую государственную опасность уже ныне, во время же войны может сыграть роковую роль...».
Улучшению положения транспорта во многом способствовала работе ТО ВЧК-ОГПУ. Дзержинский считал, что это орган советской власти, содействующий восстановлению транспорта. В конце ноября 1922 г. Дзержинский указывал начальнику ТО ГПУ, что надо больше, чем до сих пор обратить внимание «на всякие происшествия (крушения, схождения и т. д.) на железных дорогах. Ни одно не должно остаться без анализа и принятия мер. Стоят они нам слишком дорого и должны при анализе вскрыть все болячки...». По каждому происшествию он требовал обстоятельного разбирательства и выработки конкретных решений, согласованной работы всех ведомств.
Обращаясь к курсантам второго выпуска школы ТО ОГПУ (1924 г.), Дзержинский подчеркивал: «Вы призваны рука об руку вместе с нашими хозяйственниками, партийными и профсоюзными организациями бороться за восстановление нашего транспортного хозяйства и охранять наш красный транспорт от контрреволюционных ударов».
По поручению правительства Дзержинский занимался разработкой мобилизационных планов. Так, при подготовке к выступлению на сессии ВЦИК в июне 1923 г., перечитывая доклад Л.Д.Троцкого на VIII съезде Советов, он обратил внимание на его указание о том, что нападение Польши на Советскую Россию было обусловлено состоянием транспорта: поляки рассчитали, что Красная Армия не сможет перебросит свои части, и «Киев они смогут занять коротким ударом»; в резолюции же VIII съезда было подчеркнуто, что «задачи обороны страны сводятся в основе своей к вопросу о транспорта и военной промышленности». 5 июня 1923 г. Ф.Э. Дзержинский писал Э.М. Склянскому о желании заняться в комиссии обороны подготовкой транспорта для обороны страны. И поэтому просил его «внести этот вопрос в комиссию от своего и моего имени и вместе с тем дать штабу подработать вопрос, в каком положении должен быть наш транспорт, чтобы для обороны получился максимальный успех. Необходимо дать суммарные требования и все слагаемые по времени и месту».
Обращаясь к В.Н. Манцеву 16 июня 1923 г., Дзержинский писал о поручении правительства представить план мобилизации транспорта на случай войны. План должен исходить из учета необходимых мер, наличия материальных ресурсов и средств составить календарный план и корректировать его по мере выполнения. В плане учесть резерв исправных паровозов и вагонов, запасных путей, топлива, досок, печей, помещений для столовых и др. Для решения этой задачи привлечь сотрудников, «которые сознают, что состояние транспорта может предотвратить нападение и в случае нападения обеспечит нам победу быстрой переброской мобилизованной армии».
25 мая 1925 г. комиссия Обороны при Политбюро ЦК поручила РВСР и ОГПУ в течение месяца подготовить и доложить о плане организации и необходимых мерах партизанской борьбы в тылу противником при нападении Польши на СССР, исходя из того, что мобилизация Красной Армии может закончиться в течение 30 дней, а поляки - в 14, что может решить судьбу начала войны. Речь шла о создании на территории враждебных стран специальных групп, которые в мирное время должны были собирать информацию, а в случае войны вести диверсионную работу и заниматься организацией партизанского движения. «Я этой подготовке, -писал Дзержинский Менжинском у 25 мая 1925 г., - придаю первостепенное значение. Надо заняться, как следует быть. Прошу кому следует дать указания и снестись с РВСР (т. Уншлихтом)».