16世纪下半叶，在英国和德国的矿山和采石场铺有用木材做成的路轨。在轨道上行走的车是靠人力或畜力推动的。1767年，英国的金属大跌价，有家铁工厂的老板看到堆积如山的生铁，既卖不出去赚不了钱，又占用了很多地方，就令人浇铸成长长的铁条，铺在工厂的道路上，准备在铁价上涨的时候再卖出去。可是，人们发现车辆走在铺着铁条的路上，既省力，又平稳。这样，铁轨先于火车诞生了。
在铁条上行车毕竟不是很方便，于是，铁条得到了改进，做成凹槽形的铁轨。这种轨道可以防止车轮滑出，但容易在凹槽中积满石子、煤屑，铁轨很容易损坏。于是，人们把铁轨做成了上下一样宽，中间略窄的形状，这样垃圾不易积起，铁轨也不容易损坏。可是这种轨道的稳定性不是很好，铁轨受到冲击容易翻倒而导致车辆出轨翻车。人们又把铁轨的下面加宽，造成像汉字的“工”字形，这种形状的轨道既稳定又可靠，一直沿用到今天。
那个时代铁路已诞生，可是行走在铁路上的车大部分是用马拉的。1783年，瓦特的学生默多克造出了1台用蒸汽机做动力的车子，但效果不好，没人用。1807年，英国人特里维希克和维维安制造成功用蒸汽机推动的车子，这车子太笨重了，难以在普通的道路上行走，而他们也没想到把这辆车放到铁轨上去，所以不久也就弃之不用了。直到1814年，放牛娃出身的英国工程师斯蒂芬森造出了在铁轨上行走的蒸汽机车，正式发明了火车。
斯蒂芬森出生于1781年，父亲是煤矿上的蒸汽机司炉工。母亲没有工作。一家8口全靠父亲的工资收入生活，日子过得很艰难。14岁那年，斯蒂芬森也来到煤矿，当上了一名见习司炉工。他很喜欢这个工作，别人下班了，他却认真地擦洗机器，清洁零部件。多次的拆拆装装，使他掌握了机器的结构。他渴望掌握更多的知识，辛勤工作一天后，就去夜校上课。他从没上过学，开始学习时困难重重，他聪明好学，勤奋钻研，很快掌握了机械、制图等方面的知识。一次，他用书本上学到的知识，结合工作的实际，设计了一台机器。煤矿上的总工程师看到他设计的机器草图，大加赞赏。这给了斯蒂芬森很大的鼓励，他学习工作更加努力勤奋了，不久便成了名熟练的机械修理工。
1907年，特里维希克和维维安造出了在普通道路上行走的蒸汽机车，但由于车子过于笨重，在普通道路上难以行驶，他们放弃了这个发明。斯蒂芬森总结他们失败的教训，开始研制蒸汽机车，他改进了产生蒸汽的锅炉，把立式锅炉改成卧式锅炉；并做出了一个极有远见的重大决断，决定把蒸汽机车放在轨道上行驶；在车轮的边上加了轮缘，以防止火车出轨；又在承重的两条路轨间加装了一条有齿的轨道。因为当时考虑蒸汽机车在轨道上行驶，虽可避免在一般道路上因自身太重而难以行走的缺点，可在轨道上也会产生车轮打滑的问题，所以，在机车上装上棘轮，让它在有齿的第三轨上滚动而带动机车向前行驶。
1814年，斯蒂芬森的蒸汽机车火车头问世了。他发明的这个铁家伙有5吨重，车头上有一个巨大的飞轮。这个飞轮可以利用惯性帮助机车运动，斯蒂芬森为他的发明取了个名字叫“布鲁克”。这个布鲁克可以带动总重约30吨的8个车厢。在以后的10年中，他又造了11个与布鲁克相似的火车头。斯蒂芬森的新发明也有很多缺点，首先是震动太大。有一次，甚至震翻了车。其次是速度不快。因此，斯蒂芬森经过改进，重新设计了一辆火车。在设计制造火车的同时，他说服了皮斯先生。当时，1821年，皮斯先生正在筹划铺设从斯托克顿到达灵顿供马拉车用的铁轨，皮斯听了斯蒂芬森的建议，就委托他制造一台火车头。斯蒂芬森受委托后，加紧了工作的步骤，终于造出了一辆新的更先进的蒸汽机车，他将它命名为“旅行号”。
1825年9月27日，在英国的斯托克顿附近挤满了4万余名观众，铜管乐队也整齐地站在铁轨边，人们翘首以待，望着那卧榻蜿蜒而去的铁路。铁路两旁也拥挤着前来观看的人群。忽然人们听到一声激昂的汽笛声，一台机车喷云吐雾地疾驶而来。机车后面拖着12节煤车，另外还有20节车厢，车厢里还乘坐着约450名旅客。斯蒂芬森亲自驾驶着世界上的第一列火车。火车驶近了，大地在微微颤动。观众惊呆了，简直不相信自己的眼睛，不相信眼前的这铁家伙竟有这么大的力气。火车缓缓地停稳，人群中爆发出一阵雷鸣般的欢呼声。铜管乐队奏出激昂的乐曲，7门礼炮同时发放，人们在庆祝世界上诞生了火车。这列火车以每小时24千米的速度，从达灵顿驶到了斯托克顿，铁路运输事业从这天开始。
到此时，火车的优越性已充分体现出来了，它速度快、平稳、舒适、安全可靠。随即在英国和美国掀起了一个修筑铁路、建造机车的热潮。仅1832年这1年，美国就修建了17条铁路。蒸汽机车也在这段时间前后有了很大的改进，从最初斯蒂芬森建造的两对轮子的机车，一直发展到5对，甚至6对轮子。而斯蒂芬森继续作为这个革命性运输工具的发明者和倡导者，解决了火车铁路建筑、桥梁设计、机车和车辆制造的许多问题。他还在国内和国外许多铁路工程中担任顾问。就这样，火车在世界各地很快发展起来了。直到今天，火车仍然是世界上重要的运输工具，在国民经济中发挥着巨大的作用。
知识链接：摩托的发明
1834年，德国威登堡有一个名叫戴姆拉的人。在孩童时代，他就对机器机械十分感兴趣。在他看来，机器里蕴藏着许多奥秘。
戴姆拉10岁时，由于家境贫寒离开了学校，到一家机床厂去干活。在工厂里他虽然只是干些粗脏的活，但他感到很快乐，因为他有更多的机会接触机器了。
在工作中，戴姆拉深感自己的文化水平太低，萌生了到学校学习基础知识的念头。由于没有钱，他只能看着别人去学习。23岁那年，他终于如愿以偿地考入了斯图加特工业学校。在学校里，他如饥似渴地学习课内外的文化知识。这为他后来走上发明之路打下了良好的基础。
戴姆拉毕业后，便在一家机械制造公司找到了一份工作。可他并不满足于工厂里那简单重复的劳动。戴姆拉认为：人生最大的快乐在于发明创造。他立志要在机械发展史上写下精彩的一笔……
无论是在工作上，还是在生活中，戴姆拉时时都做有心人。一次，他注意到一个现象：当时街上行驶的汽车都是采用瓦特发明的蒸汽机，以煤炭为燃料。这种汽车行驶时不仅烟雾弥漫，而且速度缓慢。戴姆拉就琢磨了起来：要是能改变一下汽车的动力装置，那就太有意义了。
一天，他听人说，在他有这个想法之前，早就有一位名叫奥托的人开始这方面的研究，并研制出了压缩式内燃机。戴姆拉听后，非常高兴，立刻向人家打听奥托的住址。
得到奥托家的住址后，戴姆拉便直奔而去。
见到奥托后，戴姆拉一股脑儿将自己的情况以及设想详细地告诉了他。两个抱负相同的年轻人，相见恨晚，谈得十分投入。奥托说：“你到我这儿来吧，担任德意志煤气内燃机制造厂的技术指导。”
戴姆拉十分高兴，欣然接受了邀请。两个年轻人的手紧紧地握在一起。
1876年，奥托研制出了四冲程内燃机。在当时，它可“出尽了风头”。然而，戴姆拉心里明白，这种内燃机还无法在实际中应用，因为它的效率很低。
为了集中精力研制内燃机，1882年，戴姆拉离开了德意志煤气内燃机制造厂，自己组织了一个专门研究内燃机的机构。
1883年，戴姆拉发明了一种热管点火式汽油内燃机。同年12月16日，这种内燃机获得了专利。
在这基础上，戴姆拉于1885年制成了直立式汽油内燃机。这种内燃机体积小，重量轻，每分钟大约600转，输出功率0.5马力。戴姆拉的儿子鲍尔·戴姆拉是一位自行车骑手，他有一辆心爱的木制自行车。一天，他看到父亲研制出的体积小、效率高的内燃机，便向父亲建议道：
“爸爸，您那‘宝贝’可以装到我的车上吗？”
戴姆拉看看儿子的自行车，说：“行呀，我看完全可以。”
于是，戴姆拉就将直立式汽油内燃机装在自行车上，并装上两档变速器。就这样，世界上第一辆摩托车诞生了。当时它并不叫摩托车，而是叫“机器脚踏车”。