1831年8月9日，德威特‧柯林頓‧普爾德駕駛著火車行駛在紐約的奧爾巴尼客運鐵路線。

1840年代，開始使用機械臂板號機。

1857年，人們開始使用比鍛鐵鐵軌更堅固的鋼軌。

1863年，英國倫敦建成第一條地下鐵路。

1864年，喬治‧M‧普爾曼設計出一種新型的臥鋪車。

1879年，世界最早的電力火車開始運行。

1931年，第一條從東到西橫越非洲大陸的本格拉一加丹加鐵路在南部非洲建成通車。

最初的鐵路列車是由繩索或馬匹拉動的。到了十九世紀，多數的列車都改由蒸汽機車牽引。1940年代以後蒸汽機車漸由較清潔及需要較少勞力的柴油機車取代，後來又出現電力機車及動車組。電氣化鐵路的最初投資很大，但按每里計算則是運作成本最低的。因此只有高流量的線路才適合電氣化。電氣化列車可能使用高架電纜或第三軌取電。

以動力的單位千瓦特（KW）除以能夠牽引的重量公噸（Ton）來計算動力機車頭的效能稱為牽引能力比，蒸汽機車效能最低，其次是柴油機車（電力傳動比液力傳動效益高），電力機車或是電聯車相對而言就經濟的多。因為不需消耗額外的動能來牽引產生動力的引擎。

牽引動能比由小排到大依序為：（客運飛機、摩托車、一般家庭的汽車、公路上跑的卡車、農用牽引機、全掛拖車、）蒸氣機車、柴油液力傳動機車、柴油電力傳動機車、電力機車、柴油動車租、高鐵動車組、電力動車組（、客輪、漁船、油輪）。

若考慮單位燃料或是單位動力的成本來營運軌道車輛，是以小編組來做區間運轉有最佳能量使用經濟效益，也就是4車一編組。每站都停的通勤電聯車最具效益。鐵路列車按載荷物，可分為運貨的貨車和載客的客車（客運車）；亦有兩者一起的客貨車。客車中，有的是高速列車。

部份的高速列車的車身可以擺動，稱為擺式列車，以便在轉彎時無需降低車速。城市之間不停沿途小站的市際列車稱為快車或特快。各小站都停的稱為普通客車、普客或慢車。磁浮鐵路及單軌鐵路是鐵路列車中較先進的新發明，不過應用仍然很少。地下鐵路、輕便鐵路、通勤列車有時會被統稱為快速運輸系統。

載客的列車用客車廂，把乘客從車站運送列另一車站。車站間的距離可能不足一公里，亦有可能長達數百公里。長途客車有時會附帶餐車，或有臥車。一般的高速鐵路很少有臥車，因為它們一般在入黑以前便會到抵達目的地。有些大城市有短距離的通勤列車往來市郊住宅區及市中心。這些通勤列車經常亦是城市軌道交通系統的一部分。很多的通勤車都是以站立為主，座位較少。有些地區會用雙層客車來增加載客。而高速列車及臥車亦有是雙層的。

城市軌道交通系有時被稱作地下鐵路，但它們在市中心以外可能會在路面或架空路軌上行走。這類列車的加速及減速一般都比長途車快，通常亦有更多的車門以供乘客上落。路面電車或輕便鐵路一般最多只會有兩個車廂一同行走。路面電車通常會與其他車在同一條馬路上行駛。輕便鐵路是對很多現代化路面電車的稱謂，因為它們介乎路面電車及重鐵（即一般鐵路列車）之間。路面電車跟輕便鐵路其實沒有很明確的分野，很多時分類都是約定俗成。

在合適的情況下，鐵路貨運比道路貨運便宜很多，亦更節省能源。鐵路貨運最適合用來長途運載大量的貨物。但對於短途或小量的貨物則較為不適合。鐵路貨運的最大缺點是缺乏彈性。在不少國家鐵路貨運正漸被以道路貨運取代。但亦有很多政府因為環境的考慮，而設法鼓勵使用鐵路。

鐵路使用的載貨車廂有多種，現代最常見的是貨櫃（集裝箱）車。它們可以由起重機吊起，從車廂運到船或貨車上。 有些國家的貨櫃車廂採用附帶方式，又稱為背載式運輸piggyback，貨櫃車可以把貨櫃連拖架駛上列車車廂上。到達目的地後直接由貨櫃車頭把貨櫃開走。英國、法國之間的英法海峽隧道鐵路線便是採用這種設計。

其他的貨車車廂包括有：運送車輛的平車、散裝貨物的敞車、冷凍食物的冷藏車、運送豬或牛等動物的棚車、運送煤炭壙物穀類的漏斗車、運送汽油等液體的罐車及運送闊大貨物的大物車等等。

按列車的動力來源，有使用蒸汽機車、柴油機車、電力機車牽引，亦有使用自走的動車組。某些列車由多過一個的機車牽引。在北美洲，貨車經常是由三、四個以至五個機車重聯牽引。另外也有把機車置於列車頭尾及中間位置牽引，如大秦鐵路。也有列車是專門為軌道維修而設的。

大秦鐵路西起自山西省大同市與北同蒲鐵路相交的韓家嶺站站外，至河北省秦皇島市，橫貫山西、河北、北京、天津，全長653公里，沿線共設37個車站。是中國西煤東運的主要通道之一，也是目前世界上年運量最大的鐵路。鐵路分兩期建成，一期工程於1985年1月開工，1988年12月28日開通運營。二期工程於1988年6月開工，1992年12月21日開通運營。鐵路最初的設計能力為5000萬噸/年，1997年改造後形成1億/年的運送能力。

2003年、2004年、2005年，大秦鐵路分別運送煤炭1.22億噸、1.53億噸、2.03億噸，2007年達到年運量3億噸，在晉北、蒙西煤炭外運市場中佔據85%以上的市場佔有率。2010年大秦鐵路實現煤炭運量4億噸的目標。大秦鐵路是目前世界上運輸能力最大的專業煤炭運輸線路，它採用雙線電力化重載技術，配置了大能力的機車和大載重專用貨車，採用大規模的自動裝卸系統和直達運輸方式，依託萬噸級裝車站點和中國最大的煤炭接卸港——秦皇島港，形成了完整的煤炭運輸體系。

大秦鐵路上目前主要運行20000噸級的列車，2006年3月起，大秦在中國率先開行了重載列車，單列最大載重達2萬噸以上，由4節機車共同牽引210節車廂，列車總長度達2700米，大秦鐵路上所使用的貨車也是專為線路和秦皇島港設計的，在港口卸煤時，列車並不停下，而是在慢速行進過程中，由翻車機自動進行卸煤。卸煤之後，列車隨即通過環形線返回大同方向。

英法海底隧道Channel Tunnel、簡稱Chunnel，位於西歐的英吉利海峽，是世界最長的海底隧道及世界第二長的鐵路隧道，它連接英國南部福克斯通與法國北部加萊，1987年12月1日開工，隧道於1990年12月1日貫通，1994年5月6日正式通車。隧道海底長度長達50.45公里，次於長53.85公里的日本青函隧道；其中37.9公里在海底，也是世界上海底部份最長的隧道，於隧道最深處深75公尺（246英尺），單程需35分鐘。通過隧道的火車有長途火車、專載貨車的區間火車、載運其他道路車輛，如大客車、一般汽車、摩托車、自行車等的區間火車。隧道由歐洲隧道公司經營，但因為隧道建造費用極高，所以債務沉重。

青函隧道（青函トンネル），是一座位於日本北部的海底隧道，目前世界第一長、未來世界第二長的鐵路隧道（僅次於預定2017年通車的聖哥達基礎隧道）。其連接日本本州島與北海道島之間的津輕海峽，隧道兩端各位於青森縣的東津輕郡、今別町的濱名與北海道、上磯郡、知內町的湯之里。全長53.85公里，沿線通過青森縣東津輕郡外濱町和北海道松前郡福島町。隧道於1971年9月28日動工，於1985年3月10日貫通，通過該隧道的鐵路路線，JR北海道海峽線於1988年3月13日正式通車。相較於今日以電氣化列車經過隧道通過津輕海峽所花費的30分鐘，從前以渡輪渡海，需時長達4個小時，因此隧道工程完成後，大大縮短了本州與北海道間的交通時間。

聖哥達鐵路隧道Gotthard-Basistunnel，簡稱GBT，又譯為哥達基線隧道、戈特哈德隧道，是瑞士正在建設中的鐵路隧道。單條隧道長度超過57公里（35英里），全長153.5公里（95.4英里），有豎井和通道互相連接，它將成為世界最長的隧道，含鐵路隧道和公路隧道。隧道設計為二條平行隧道，各含一個軌道。此隧道為瑞士阿爾卑斯樞紐計畫（AlpTransit）的一部分。完成後，預期可以減少蘇黎世到米蘭約1個小時的運行時間，目前需3.5小時。它將把蘇黎士到盧加諾運行時間減少到約1小時40分。整條隧道計劃於2017年正式開通。

瑞士聯邦鐵路的子公司、阿爾卑斯樞紐計劃－聖哥達（AlpTransit Gotthard，簡稱AG）承擔了聖哥達基礎隧道的建造工程。為了加快工程進度，承建商在工地開挖四個（後來增加到五個）豎井，並進行同步作業。每325米（1,066英尺）便會有一條聯絡道，用以連接東線和西線隧道。列車則可以在兩個多功能車站內（分別位於Sedrun及Faido）切換隧道。這些車站主要用作設置通風系統及基礎工程設施。在工程完成後亦會成為緊急停靠站及逃生通道。

                             俄羅斯原始的鐵路運輸系統

      

日本京成電鐵2010年起往來於東京至成田空港之新列車「New Skyliner」

   

 彩繪的哆啦A夢夢幻海底列車是日本北海道函館吉岡站小叮噹海底列車

     

中國為紓緩城市間擁堵引進空軌列車--即將在2012年后於天津、上海等7大城市運行。

空中列車是現實存在的。1900年，世界上最早的空中列車——烏波塔爾線誕生於德國。這是一種懸掛在軌道梁上行駛的列車，軌道由鋼鐵或水泥立柱支撐。空中列車的搭乘方式和地鐵很相似，人們可以進入車站候車區，待列車駛入後，進入車廂。只不過，地鐵車站在地下，而空中列車車站在高空。空中列車的優點是節約城市空間，軌道可拆卸變更，缺點是速度僅僅高於公交，而且里程較短。受運力限制，至今，世界上只有德國、日本、俄羅斯等少數國家使用這種交通工具。

國際空列集團在全球推廣空中列車技術，空中列車的全部知識產權歸其下屬的H-Bahn公司擁有，主要部件由西門子公司設計生產，最早使用於德國。在德國，空中軌道公共交通系統稱為H-Bahn系統，屬於輕型、中等速度的交通工具，每節車廂定員75人，一般為1～2節車廂。最早的德國烏波塔爾線充分利用了河道上的空間，採用單軌單輪運行，這條線已經運行了110年。1980年，德國在北萊茵-威斯特法倫州的魯爾區東部，啟用了又一條空中列車線路——多特蒙德線，以緩解城市地面交通壓力。

1993年，德國的第三條空中列車線路——杜塞爾多夫線投入運營，這條線位於北萊茵-威斯特法倫州的首府杜塞爾多夫市，連接杜塞爾多夫機場和火車站。一般，空中列車的速度可達到每小時50公里，加上進站減速等因素，實際行駛時速為30多公里，略快於城市公交，而慢於地鐵。從德國已建成的線路來看，1號線烏波塔爾線、2號線多特蒙德線、3號線杜塞爾多夫線的里程分別為1.75公里、1.05公里、2.5公里，均屬於短途運輸，里程與地鐵、公交相比遠不能及，空中列車外觀上的時尚感雖然帶給人們很多想像，但它並非大城市的主流交通工具。