Des rails sur les routes appelés Wagonways étaient utilisés en Allemagne dès 1550. Ces premières routes clôturées étaient composées de rails en bois au-dessus desquels les chariots étaient déplacés avec une plus grande facilité qu'au-dessus des chemins de terre. Les wagonways contituaient les débuts des chemins de fer modernes.
En 1776, le fer a remplacé le bois sur les rails et les roues sur les chariots. Les Wagonways se sont transformé en des tramways et se sont répandus en dehors de l'Europe. Les chevaux fournissaient toujours toute la puissance de traction. En 1789, l'Anglais, William Jessup a conçu les premiers chariots avec les roues à flasque. La flasque était une cannelure qui a permis aux roues d'améliorer leur tenue sur le rail. Cette conception importante a été utilisée par les locomotives postérieures.
L'invention de la machine à vapeur était critique à l'invention du chemin de fer moderne. En 1803, un homme appelé Samuel Homfray a décidé de développer un véhicule actionné par la vapeur pour remplacer les chariots sur les tramways. Richard Trevithick (1771-1833) a construit ce véhicule, la première locomotive de tramway de machine à vapeur. Le 22 février 1804, la locomotive a transporté une charge de 10 tonnes de fer, de 70 hommes et de cinq chariots supplémentaires sur les 10km entre la ferronnerie de Pen-y-Darron dans la ville de Merthyr Tydfil, dans le Pays de Galles, au fond de la vallée appelée Abercynnon. Cela a pris environ deux heures.
En 1821, l'Anglais, Jules Griffiths était la première personne à breveter une locomotive pour passager.
En septembre 1825, la société Stockton & Darlington Railroad Company a commencé à transporter des marchandises et des passagers sur les chemins de fer avec des horaires réguliers utilisant des locomotives conçues par l'inventeur anglais, George Stephenson. La locomotive de Stephenson a tiré six voitures de charbon chargées et 21 voitures de tourisme avec 450 passagers sur plus de 10 km en environ une heure.
George Stephenson est considéré comme l'inventeur du premier moteur de locomotive à vapeur pour les chemins de fer. Cependant, l'invention de Richard Trevithick est considérée comme la première locomotive de tramway. C'était une locomotive de route, conçue pour une route et pas pour un chemin de fer. Stephenson était extrêmement pauvre et a reçu peu d'enseignement conventionnel. Il a travaillé dans les charbonnages locaux et était autodidacte pour la lecture et l'écriture. En 1812, il est devenu constructeur de moteur de charbonnage, et en 1814 il a construit sa première locomotive pour la ligne ferroviaire de Stockton et de Darlington. Stephenson a loué ses services auprès des compagnies en tant qu'ingénieur et a bientôt convaincu les propriétaires d'employer la puissance motrice à vapeur et a construit la première locomotive. En 1825, Stephenson s'est engagé avec le chemin de fer de Liverpool et de Manchester, où il a construit avec son fils Robert (1826-29) le Rocket.
Le colonel John Stevens est considéré comme le père des chemins de fer américains. En 1826, stevens a démontré la faisabilité de la locomotive à vapeur sur une voie expérimentale circulaire construite sur son domaine dans le New Jersey, trois ans avant que George Stephenson a perfectionné une locomotive à vapeur en Angleterre. On a accordé la première charte de chemin de fer en Amérique du Nord à John Stevens en 1815.
Le wagon-lit a été inventé par George Pullman en 1857. Le wagon-lit pour le chemin de fer a été conçu pour le voyage durant la nuit des passagers. Les voitures couchettes étaient utilisées sur les chemins de fer américains depuis les années 1830 ; elles n'étaient cependant pas confortables. Le wagon-lit de Pullman, était lui très confortable.
Les trains modernes
Dans les années 60 et le début des années 70, un intérêt considérable s'est développé dans la possibilité de construire des wagons passagers qui pourraient voyager beaucoup plus rapidement que les trains conventionnels. Dans les années 70, l'intérêt pour une technologie à grande vitesse alternative a porté sur la lévitation magnétique, ou le maglev. Ce véhicule monte sur un coussin d'air créé par la réaction électromagnétique entre un dispositif à bord du train et un autre incorporé dans sa voie de guidage.