最早的以燃煤蒸汽為動力的燃煤蒸汽機車有壹個很大的缺點，就是需要在鐵路沿線設置加煤加水的設施，在運行中給機車加煤加水需要花費大量的時間。這些都很不劃算。19年底，很多科學家轉而研究電力和燃煤蒸汽機車。
世界上第壹輛真正的軌道蒸汽火車是由康瓦的工程師查理建造的？由特裏維西克設計。它的列車有四個動力輪，1840年2月22日測試。空的時候是每小時20公裏，滿載的時候是每小時8公裏(相當於人快步行走的速度)。不幸的是，火車的重量壓壞了鐵軌。
電力機車1879，德國西門子電氣公司研制出第壹臺電力機車，重約954公斤，只在壹次柏林貿易展覽會上做過壹次表演。1903 10 10月27日，由西門子和通用電氣公司共同研制的第壹臺實用電力機車投入使用。它的速度達到每小時200公裏。
燃料機車1894，德國研制成功第壹臺汽油內燃機車。應用於鐵路運輸，開啟了內燃機車的新紀元。但這種機車燒汽油，太貴，難以普及。
1924年，德國、美國、法國等國研制成功內燃機車，在世界範圍內廣泛使用。
1941年，瑞士研制成功新型燃油蒸汽輪機，以柴油為燃料。且結構簡單、振動小、運行性能好，因此在工業國家得到廣泛應用。
從20世紀60年代開始，各國都在大力發展高速列車，如法國巴黎至裏昂的高速列車，時速可達260公裏。這也是從東京到日本大阪的高鐵上200多公裏。
人們對這樣的高速列車仍然不滿意。法國、日本和其他國家率先開發了磁懸浮列車。中國還在上海建設世界上第壹條商業磁懸浮列車線。這種列車懸浮在軌道上，時速可達400-500公裏。
中國第壹列火車
中國的鐵路始於清末。但清政府腐敗、保守、專制，只遵從祖先的規矩，拒絕接受新事物。他們把修建鐵路和應用蒸汽機車視為“奇技淫巧”，認為修建鐵路會“損我、害我地、礙我風水”，所以頑固地拒絕修建鐵路。
1876年7月3日，擅自在中國大地上修建的中國第壹條商業鐵路——上海吳淞鐵路，由英國駐華代理人怡和公司在清政府的背後，假裝修建壹條從吳淞到上海的“普通公路”建成通車。隨後，清政府支付28.5萬元，分三期贖回鐵路，並將其拆除。
1879年，洋務派領袖李鴻章為了把唐山開平煤礦的煤運到天津，邀請修建唐山到北塘的鐵路。清政府以機車“煙傷莊稼，震動墳墓”為由，決定縮短鐵路，只修建唐山至徐各莊壹段，並在徐各莊與蘆臺之間開鑿運河，連接薊運河到達北塘口；為了防止機車震動墓穴，決定用騾馬拉車。
但是，用騾馬拉車並不能充分發揮鐵路應有的效用。1881年唐旭鐵路通車時，中國工人利用當時還是工程師的英國金達的部分設計圖紙，利用礦用起重機鍋爐、立軸架槽鐵等舊材料，試制成功0-3-0型蒸汽機車。這是中國歷史上制造的第壹輛機車。
另壹種說法是，中國的第壹列火車是由時任唐旭鐵路總工程師的英國人博奈的妻子模仿英國著名的喬治·斯蒂文森制造的蒸汽機車火箭制造的，並將其命名為中國火箭。但是中國工人在機車的兩邊各刻了壹條龍，所以他們稱之為“龍”機車。
由於照片上可以清晰地看到“中國火箭”的字樣和龍的標誌，後人壹直認為這是中國制造的第壹臺機車。不過從剩下的圖片可以看出，這個機車設計精良，制作精良。怎麽能和廢舊材料做成的“怪物”相比呢？
2003年，研究中國鐵路的英國人彼得·克拉斯發現了壹張金達和中國火箭的照片。通過對比可以看出，這張照片中的“中國火箭”和中國保存的照片中的“中國火箭”有明顯的區別:火車頭的煙囪壹個又細又高，壹個又粗又短；機車兩側水箱前，壹個有鞋形塊，壹個沒有；駕駛室上，壹個標著№1，另壹個是圓形標記...由於年代久遠和資料缺乏，中國制造的第壹臺機車至今仍是神秘的，壹時難以真相大白。
目前，中國鐵道博物館收藏了中國現存最古老的機車。因為它的機身上有壹個大大的“0”，所以人們稱它為“0號”機車。經專家考證，認為唐徐鐵路開通後，“1882年從英國購買了兩臺0-2-0型小型機車(只有兩對動輪)參與運營。”被認為是中國進口的第壹臺機車。
從1881唐徐鐵路建成到1911清政府垮臺，是中國鐵路的第壹階段。這壹時期，清政府由於洋務派和國內有誌之士的不斷建議和倡導，不僅改變了修建鐵路會“損我、害我地、礙我風水”的認識，而且接受了戰爭失敗的教訓，進而從加強海防上認識到“開鐵路可為軍事補救”，最終確定了修建鐵路的方針，成立了鐵路公司，開始有計劃地修建鐵路。30多年來，全國18個省市修建了鐵路，總長9137.2公裏。這些鐵路有的是官辦的，有的是商業的，有的是官商合辦的，有的是中外合資的，或者幹脆就是外國人建的。
歷史的車輪進入了民國，鐵路建設的形勢發生了變化。南京臨時政府成立之初就成立了交通部，並先後成立了中華全國鐵路協會和中國鐵路總公司。從1928開始執政的南京國民黨政府，在其20多年的統治中，雖然制定了大規模的鐵路發展規劃，並壹度設立鐵道部主管全國鐵路事業，但鐵路的修建並不多。全國鐵路短缺的狀況，在國家衰敗、人民貧困、連年戰亂的情況下，並沒有改變。到1949，中國有4069臺機車，來自9個國家的30多個工廠，機車型號198。難怪人們稱中國為“世界機車博物館”。根據現在掌握的信息，從英國進口的雙輪和貝爾夏爾(比歇爾式)機車有1892輛。