一位名為西門子的德國人，於1879年研製出一台小型電力機車，由150伏直流發電機供電，而且不冒煙。這一機車的問世，馬上引起人們的觀注，電力機車的發展史，從此便開始了。在英國，電力機車於1890年正式用於營業；在美國，電力機車於1895年開始應用於幹線運輸。後來，德國、日本相繼研製出了具有實用價值的電力機車。
世界首條電氣化鐵路，是於1879年在柏林建成的。其中也有西門子公司設計的鐵路，長度約為600米，共有三根鐵軌，其中一根就是用來輸送電力的。
柏林電氣化雙軌鐵路於1881年建成：一根鐵軌為火線；另一根為地線。1885年，成立了西門子—哈爾斯克公司，而且還修建了一條長為6千米的電氣化鐵路，這是第一次采用高架電線輸送電流。
此外，瑞士於1904年架設了單向交流電壓為1.5萬伏的高壓電線，為500馬力的BB型電力機車供電。自此以後，電氣化鐵路迅速發展起來。
進入20世紀初期，美國通用電氣公司組裝了一輛汽油機車，發電機是由內燃機帶動的，然後通過發電機帶動電動機，機車受到推動就能夠行駛了。
後來，柴油機便問世了。由於這一發明實用價值高，經濟性能好，不久便在鐵路上得到廣泛應用。
美國新澤西州的中央鐵路於1925年使用首輛220千瓦的小型柴油機機車，隨後，又出現了大型機車，分別為2574千瓦、5516千瓦。此類大型機車能夠牽引5000餘噸的貨物，時速高達145千米。
雖然電力機車有著很高的速度和牽引力，但無論是高架線供電，還是第三軌供電，對於遠距離鐵路線運輸來說，耗資是相當多的。如果供電線路突然中斷，鐵路運輸就會被迫停下來。“二戰”後，柴油機車的製造技術和性能大大地提高了，功率大約增加了一倍，而且不斷向大功率發展。再加上石油價格便宜，內燃機車自然發展極為迅猛。在大約10年的時間內，美國、英國、加拿大等國均實現了內燃機車化。
最早的燃氣輪機車——柴油機車的“胞弟”，是瑞典人於1933年研製出來的。後來，法國、美國都製造出功率不同的燃氣輪機車，並正式投入使用。這一機車最大的優點是：對燃油質量沒有太高的要求。除此之外，其製造和修理也相當容易，用水量極小，外界越寒冷，工作效率反而越高，因此不受低溫氣候的影響。世界上沒有十全十美的東西，因此它也有不少缺點：噪音非常大，對材料的耐熱要求較高，這樣一來，就會或多或少地影響到燃氣輪機車的發展前景。如果沒有這些缺點的話，燃氣輪機車在交通領域中，將有著十分可觀的發展前景。
1906年，出現了最早的動車，是由英國人製造的，電傳動為150千瓦。載客可達91人，而且帶有行李間，主要用於較輕閑的路段。20世紀20年代到30年代，柴油動車發展極為迅速，它采用的是功率小於300瓦的臥式柴油機，時速高達140千米。
隨著生產力的提高，動車的功率也越來越大。於是，人們開始在動車後加掛一節甚至幾節輕型無動力車輛，這就是原始的動車組。動車組前後兩端，各配有一個駕駛台，抵達終點之後不用掉頭，便直接返回起點站，用起來既方便又省時。與此同時，動車組的運營費用也會大大降低，起動加速和製動減速同以前比較起來，要快捷得多。不僅如此，運營速度也隨著時間的推移而提高。1981年，法國TGV型電動車組，在巴黎和裏昂之間試運行，時速高達380千米。
世界第一條地下鐵路，是英國倫敦於1863年1月建成的。此地鐵客運量大，速度快，較安全，非常舒適，可以有效緩解大城市的交通問題。通常情況下，一列地鐵列車載客量為800～1200人，與十幾輛公共汽車的載客量大抵是相當的，而且其速度也比公共汽車快得多，不用占用街道麵積，靠電力牽引，能夠降低城市環境汙染指數。這些優點，正是大多數大城市大力修建地下鐵路的原因之一。
後來，人們又想到了建造高架鐵路，這樣做是為了提高車速，保證安全，減少地麵建築物的拆遷。1836年這一想法成為現實，英國建造了格林威治—倫敦的高架鐵路。後來，美國在紐約市內，也架起了立柱式高架鐵路，是鋼結構的。然而這種結構的鐵路，不僅噪聲很大，而且有很大的震動，給周圍居民的生活帶了嚴重影響。正由於此，城市中又出現了鋼筋混凝土高架橋式鐵路。隨後，又在高架橋的兩端，安裝了隔音壁，有效地減小了噪聲。
1949年之後，新中國成立了自己的機車車輛工廠；1952年，開始自己設計製造蒸汽機車；1958年，自製了內燃機車；1960年，開始自製電力機車。改革開放30餘年以來，中國鐵路處於一個高速發展的新時期。大秦重載鐵路，運承著上萬噸的列車，此外，中國還自己研製了時速為170餘千米的“SS9”型電力機車和“DF11G”型內燃機車。主要幹線時速越來越快，超過原來的160千米/時。
1950年，全球已有數百個國家和地區建成鐵路，並正式投入運營。20世紀30年代以來，由於公路和和航空等運輸方式的大力發展，鐵路受到了不同程度的威脅。為此，英美和西歐等國家都把重心工作放在改進和更新已有的鐵路係統上來，以利於火車速度的提高。那時的火車與早期的火車比起來，速度是以前的十幾倍。不僅如此，列車總重量與機車功率，也提高了數百倍。那麼，火車速度的提高與哪些因素有關呢？其實不僅與動力有很大的關係，而且也受到所受阻力的影響，例如滾動阻力、空氣阻力和加速阻力等。其中的空氣阻力與車速的平方，是正比例關係。簡言之，速度每提高10倍，動力就相對增加100倍，車速的增高，使得滾動阻力也迅速增大。也就是說，當火車時速超過200千米之後，就會產生強烈的振動和噪音。正由於此，各國專家為了提高火車的速度，又把重心全放在了動力增加和阻力減小的工作之上。
1988年4月，法國出現了第二代高速列車。此列火車共有10節車廂，485個座位。這列機車是經過工作人員的精心設計的，有許多優點：安裝各種懸浮減震裝置及新型低噪音、低震動空調設備，同時也有新的信號係統和新的信息網絡；機車車體外型設計成為流線型，空氣阻力不再那麼強，因此其運行時速高達300千米。
最早修建氣墊列車的國家是法國，20世紀60年代，在巴黎和奧爾良郊外，建成了兩條氣墊懸浮式鐵路：一條長為18千米，另一條長為6.7千米，列車的試驗時速為200～422千米。此類列車的工作原理是這樣的：利用功率相當強的航空發動機，向軌道上噴射壓縮空氣，這樣的話，車體和軌道之間，就會形成一層厚為幾毫米的空氣墊，整個列車就被空氣墊托起來了，於是就在軌道麵上麵懸浮著，安裝在後麵的螺旋槳推動機車行駛。
德國——最早研製磁懸浮係統的國家之一，1977年，日本製成樣車。於1979年在宮崎縣進行了超高速磁懸浮列車試驗，時速高達517千米。磁懸浮列車是未來鐵路運輸發展的主要方向，它最大的優點是車輪與軌道之間沒有摩擦力。除此之外，還有噪音小，震動輕微，環保，運行安全、舒適等特點。
長、大、重、快的優勢集火車於一身，它作為一種陸上交通工具，在長達一百多年的時間裏，一直居於陸上運輸的霸主地位。然而進入20世紀以來，很多國家交通運輸開始向多樣化發展，鐵路運輸的霸主地位開始動搖了。各國鐵路為了更好地適應不斷變化的形勢，開始進行大規模的技術改造，並相繼研製出各種各樣的新型列車。
現如今，科技發展日新月異，未來的火車速度還將會提到更高，未來的鐵路運輸也一定會更加便捷。
3.火車的分類
如果按用途來分類，我國火車大體可分為以下四類：
（1）旅客列車，此類列車是用來承載旅客的；
（2）行包列車，此類列車是用來運送行包的；
（3）貨物列車，此類列車是用來運送貨物的；
（4）單機和路用列車，此類火車用於單機以及鐵路施工、救援等。
在我國，開行的旅客列車中，車次前麵加一個大寫的漢語拚音字母的車次一共有9種：
（1）“T”（特），以此開頭的最早是上海局開行的管內特種豪華列車；
（2）“D”（動），以此開頭的是哈爾濱局管內開行的動車組列車；
（3）“S”（深），以此開頭的是廣深鐵路公司開行的旅客快車；
（4）“G”（高），以此開頭的是廣深線上的高速列車，時速為200千米；
（5）“Z”（直），以此開頭的是京廣線上準高速列車，時速為160千米；
（6）“K”（快），以此開頭的是快速列車，時速約為120千米之上；
（7）“Y”（遊），是在大城市和旅遊城市之間開行的旅遊列車；
（8）“L”（臨），是在春節、暑期客運繁忙時，加開的臨時旅客列車；
（9）“X”（行），是專門集中裝運某一方向行李、包裹的行包專列，同樣屬於旅客列車的範圍之內。
Z-直達特快列車、T-特快旅客列車、K-快速旅客列車、N-管內快速列車、L-臨時旅客列車、Y-旅遊列車。
4.磁懸浮列車的工作原理
磁懸浮列車，不僅具有很高的實用價值，而且也有旅遊觀光的作用。它充滿了現代化氣息，車頭是子彈形的，拖著若幹節寬大的車廂。它雖然被稱為列車，卻沒有一個車輪。下麵，就讓我們一起來看看這個現代化新型列車吧！
磁懸浮列車的工作原理是：“同名磁極相斥，異名磁極相吸”。因為這樣的話，能夠讓磁鐵具有抗拒地心引力的能力，車體完全與軌道脫離，在與軌道相距約1厘米的地方保持懸浮狀態，騰空行駛，其空間飛行近乎“零高度”，是一個令人叫絕的奇跡。
磁鐵存在兩種形式：同性相斥和異性相吸。同樣的道理，磁懸浮列車也有兩種相應的形式：一種是利用磁鐵同性相斥原理而設計的電磁運行係統的磁懸浮列車，它利用車上超導體電磁鐵形成的磁場與軌道上線圈形成的磁場之間所產生的相斥力，使車體懸浮運行的鐵路；而另一種是利用磁鐵異性相吸原理而設計的電動力運行係統的磁懸浮列車，它是在車體底部及兩端倒轉向上的頂部安裝磁鐵，在T形導軌的上方和伸臂部分下方分別設反作用板和感應鋼板，控製電磁鐵的電流，這樣一來，電磁鐵和導軌的間隙就能一直保持在10～15毫米之間，從而使得導軌鋼板的吸引力與車輛的重力相平衡，於是車體便運行於車道的導軌麵之上。
說得簡單一些，由於位於軌道兩側的線圈裏帶有流動的交流電，可以將線圈變為電磁體。再加上它與列車上的超導電磁體的相互作用，列車便能夠啟動了。列車向前駛進是由於列車頭部的N極電磁體，被安裝在位於較前方的軌道上的S極電磁體所吸引，與此同時，又被安裝在軌道上位置處於較後的N極電磁體所排斥。在列車行駛的時候，在線圈裏流動的電流方向也就反過來了。結果原來那個線圈（S極），現在變為N極線圈了；如果反過來的話，也是同樣的。這樣一來，由於列車電磁極性在不斷地轉換，才能夠一直向前行駛。此列車的車速，能夠通過電能轉換器調整在線圈裏流動的交流電的頻率和電壓。