工农业生产方式的革命，使社会生产的一般条件即交通运输工具的革命成为必要。火车的应运而生，又推动了工业革命的蓬勃展开，成为全世界交通运输的大动脉。
早期的火车是蒸汽火车，它的出现是人类在运输工具制造史上迈出的一大步。到了19世纪初，蒸汽机的发明导致工业大发展，人们需要更大运载量和更快速度的车辆。一些人开始试验用蒸汽机代替马来拉车。
在1804年，英国工程师德里维斯克制出了第一辆在铁轨上行驶的蒸汽机车，行使状况良好。然而由于机车和所拉的货物过重，造成铁轨断裂，德里维斯克的机车没有被人们接受。
世界上第一台牵引力强、速度快、性能良好的先进机车是由史蒂芬逊研制成的。当时，矿井运煤是用马车拉运煤车在轨道上行驶，史蒂芬逊想改变这种落后的运煤方法，决心制造出一种实用的蒸汽机车。他仔细剖析前人制造的各种机车，扬长避短，经过10年的不懈努力，终于在1814年制造出了他的第一台蒸汽机车。
但它还很不完善，不仅形状粗陋，而且有漏气、震动大、容易损坏等缺点，速度很不理想。还有人抗议道：“机车放气的声音太可怕了，把附近的牛都惊跑了。车头冒的火把树木都烧焦了。”
史蒂芬逊面对挫折和各种冷嘲热讽毫不动摇，继续埋头钻研这部机车的改进工作。到1825年，世界上第一台货运蒸汽机车“旅行号”，终于在他的设计与指导下制成了。这辆机车比第一辆改进多了。他把汽缸里排出的废气引入了烟筒，促进锅炉的通风和燃烧，并且用的是火管锅炉。这样，既避免了蒸汽被挤出时发出的尖叫，又增加了火力，使机轮的转动比以前快了三倍，牵引力也加大了。
同时，他设计建成了从达林顿到斯托克顿的铁路线，并且使自己制造的“旅行者”号蒸汽机车拉着货物和乘客在铁路上行车成功。这是世界上第一列公用蒸汽火车和第一条公用蒸汽火车铁路线。
经过斯蒂芬逊的努力，人们逐渐认识到了火车高速、平稳和行驶不受自然条件限制的优势，火车迅速在英美等国发展起来。到1836年，美国已拥有了2649千米的铁路线。
1879年，德国人西门子用自己发明的发电机制成了第一台电力机车。电力机车清洁、高速，很快普及起来。但是，电力机车的供电设施费用很高，而且一旦供电中断，铁路就会瘫痪。
20世纪初．内燃机的出现给人们提供了新的机车推动力。1925年，美国铁路史上第一辆柴油机车投入运行。内燃机车的效率和清洁性都大大超过了笨重的蒸汽机车，而且不像电力机车那样受限制，具有更大的机动性。美、英、加等国都在10年内实现了内燃机车化，内燃机车成了铁路的主人。