1825年，用机动车牵引车列在轨道上行驶于城市之间以输送货物或旅客的运输方式在英国出现，这就是铁路史的开始。1825年以前，也曾有过马拉车在轨道上行驶或把蒸汽机装在车辆上以驱动车辆在道路上行驶，但是这些都并非铁路运输方式。
世界铁路的发展百余年来，铁路技术已有很大发展，大致可以分为开创时期、发展时期、成熟时期和新发展时期。
开创时期一般认为1825—1850年为铁路发展的开创时期。这个时期正值产业革命后期，钢铁工业、机器制造业等已达到一定水平，同时工业发展又有原材料和产品的输送问题需要解决。这样，促使铁路迅速地兴起。
1825年英国建成第一条铁路后，美国、德国等相继开始修建铁路。
发展时期一般认为1850—1900年为铁路的发展时期。这个时期内有60多个国家和地区建成铁路并开始营业。在这个时期工业先进的国家的铁路已渐具规模，俄国修建的西伯利亚铁路和美国开发西部修建的铁路，都长达数千公里。此外，这个时期在铁路建筑技术和铁路机车制造技术方面也获得了新的发展，如铁路隧道开凿技术方面，1872—1881年建成的圣哥达隧道，长15公里，首次采用上导坑先拱后墙法施工；在铁路机车制造方面，蒸汽机车的性能日趋完善，同时电力机车和内燃机车先后于1879年和1892年研制成功。
成熟时期一般认为1900—1950年是铁路发展的成熟时期。这个时期内，又有28个国家和地区建成铁路并开始营业。这些新建铁路大部分建在非洲和中东地区，而且大多建成于第二次世界大战以前。在这个时期内，一些国家因公路和航空等运输方式与铁路开展激烈竞争，促使铁路提高了行车速度和改进了铁路客、货运输的服务设施，开始采用内燃机车和电力机车来代替落后的蒸汽机车。但由于铁路运输难以同公路运输的方便和航空运输的快速相竞争，逐渐出现萧条景象，如美国在1920—1950年拆除9万多公里铁路。
新发展时期一般认为1950年至今为铁路的新发展时期。这个时期原来是殖民地的国家纷纷独立，取得了修建铁路的自主权。铁路的技术改造也获得重大进展，如美、英、法、日本和前苏联等国的铁路，牵引动力几乎全部采用内燃机车和电力机车，这些新型机车的优点是能源省、污染少。随着铁路能源形势的变化以及各种新技术的采用，铁路的经济效益有了新的提高。20世纪60年代后期，各国铁路建设又有走向兴旺的趋势。1960—1980年世界各国共建成新铁路约4万公里；1980—1981年又有9800公里铁路通车营业。此外，还有45000公里铁路正在进行设计施工，形成铁路发展的新局面。到1981年止，世界各国铁路的总长达到130余万公里。
其中欧洲有441600公里，占33.8％；亚洲179900公里，占13.8％；美洲557600公里，占42.6％；非洲80800公里，占6.2％；大洋洲46600公里，占3.6％。完全没有铁路的国家是欧洲的冰岛，亚洲的阿富汗、老挝、也门、南也门、不丹、塞浦路斯、阿曼、科威特、卡塔尔和阿拉伯联合酋长国，非洲的尼日尔、乍得、中非共和国、卢旺达、布隆迪、索马里和利比亚以及美洲的格陵兰。
20世纪60年代初期，日本建成东京大阪间的东海道新干线，专门行驶旅客列车，最高行车速度达到每小时210公里。
此后，法、英、美等国和联邦德国都开始修建行驶高速列车的高速铁路。在高速铁路出现的同时，世界上一些有大宗煤炭或其他矿产货物输送任务的国家开始行驶重载列车，行驶这种列车的铁路称为重载铁路。早在20世纪20年代，美国铁路曾行驶由轴重达到30吨的货车组成的总重超过万吨的列车。60年代后，加拿大、巴西、澳大利亚等国陆续修建适于行驶重载列车的重载铁路；美国也扩大了重载列车的运营。到80年代初，最重的列车总重已达到2万吨以上。重载铁路主要办理货运。
世界上大多数国家的铁路仍然是客运和货运兼顾的常规铁路，高速铁路、重载铁路和常规铁路虽然基本形式相同，但在技术方面，包括机车和车辆、线路和轨道以及列车的编组和运行都各不相同。因此，各国铁路根据各自的具体情况，采取不同的技术修建或改造本国的铁路。铁路运输的这些发展，成为铁路新发展时期的突出特点。
中国铁路的发展中国从1876年修建淞沪铁路以来，到1981年止的105年内，共建铁路50181公里。中华人民共和国成立以前，中国平均每年只修建铁路300余公里。
中华人民共和国成立以后，国家对铁路的修建有了统筹规划，修建铁路的速度达到平均每年800余公里。到1981年底中国大陆铁路营业里程为50181公里，其中双线铁路为8263公里，电气化铁路为1667公里。铁路总延展里程为89580公里。从1876年到1981年止，中国铁路的发展经历了两个时期，即清朝和中华民国时期、新中国时期。
清朝和中华民国时期1876年，英国商人在上海修建的淞沪铁路，被认为是在中国土地上的第一条铁路。
在此以前，英国商人曾在北京宣武门外建筑一条500米长的小铁路，只能供人玩赏。
1881年河北省唐山开平矿务局为了运煤而修建了从唐山至胥各庄的唐胥铁路。这条铁路长9.7公里，后展筑至天津，称为唐津铁路。1890年自唐山展筑至山海关，称为关内外铁路。
1887年，台湾省巡抚刘铭传主持修建从台北至基隆铁路，长28.6公里，1891年完成。至1893年自台北展修至新竹，长78.1公里。这是我国台湾省最早的1067毫米轨距的铁路。
俄国在建成西伯利亚铁路后，于1898年强行在中国建筑自满洲里至绥芬河的中东铁路和自哈尔滨至大连的南满铁路。这两条铁路按俄国铁路标准修筑的，采用1524毫米宽轨距。这是中国东北地区最早的铁路。日本于1905年也在中国东北建筑安东至沈阳和沈阳至新民的窄轨铁路，后又于1911年建成安东至朝鲜新义州的鸭绿江桥。德国强占山东胶州湾后，1904年建成济南至青岛的胶济铁路。1895年法国要求修筑自云南省昆明至边境城市河口的滇越铁路。这条铁路为1000毫米窄轨铁路，1910年完成通车。
1889年清政府成立中国铁路总公司，向比利时银行公司借款兴建北京卢沟桥至汉口的芦汉铁路。这条铁路先由政府拨款修建卢沟桥至保定及汉口至滠口两段。通车后，于1901年从卢沟桥展筑至北京前门。1906年北京至汉口全线通车。1898年清政府向英商汇丰银行借款修建关外铁路，即现在的沈阳至山海关铁路。同年，清政府向美国合兴公司借款，修建武昌至广州的粤汉铁路和广州至三水的广三支线。后以合兴公司违反合同规定，清政府于1905年收回筑路权，交由湖北、湖南、广东三省分别建筑。1904年完成广三支线，1911年完成长沙至株洲段，1918年完成武昌至长沙段，1916年完成广州至韶关段。
英国取得了道口至清化焦作矿区铁路的筑路权，由英国福公司承建，1907年完成。又取得了广州至九龙铁路的筑路权，后由中英两国合建广州至深圳段，1911年完工。
清政府向英国银公司借款修建苏杭甬铁路，由英国公司建筑南京至上海铁路，于1908年完成。并重建淞沪铁路作为支线。上海经杭州至宁波铁路，由于江苏、浙江两省官绅反对在英国控制下修建铁路，各自组成公司分别修建上海至枫泾及枫泾至杭州段，于1908年完工。
杭州至宁波的铁路从宁波开始建至曹娥江边，因桥梁未能建成而停顿。
英国取得了天津至镇江的筑路权后，将天津至韩庄段让归德国承建。韩庄至镇江段归英国承建。1908年签订借款合同时，上海至南京铁路即将建成，遂将铁路终点由镇江改为南京对岸的浦口，此路改称津浦铁路，1912年建成。
1898年清政府向华俄道胜银行借款，建筑柳林堡至太原的1000毫米窄轨铁路，称为正太铁路，即现在的石太铁路，于1907年完工。
承建芦汉铁路的比利时银团（后改为俄法比银团）在建筑芦汉铁路的同时，承建开封经郑州至洛阳的铁路，称为汴洛铁路，为芦汉铁路的支线。1903年签订汴洛铁路条约，于1909年完工。是现在陇海铁路中的一段。
1903年清政府颁布《铁路简明章程》。撤销中国铁路总公司，允许组织商办公司修建铁路。从1907年至1921年的15年内，建成了九江至南昌、齐齐哈尔至红旗营、斗山至北街、潮州至汕头、个旧至碧色寨以及漳州至厦门的铁路，都是较短的次要干线。
自北京至张家口的京张铁路是通往西北铁路干线的首段。清政府决定用官款自行建筑。这条铁路在詹天佑主持下，用了四年时间于1909年建成，全长201公里，是我国以自己的技术力量建成的第一条铁路。1912年至1923年间展筑至归绥（今呼和浩特市），称为京绥铁路。
辛亥革命后，从1911年至1949年这38年内，修建铁路的技术力量有所发展。
1913年日本从中华民国政府取得修建满蒙五条铁路的特权，即四洮、开海、长洮三条铁路的借款权及洮承、吉海两条铁路的借款优先权。1918年第一次世界大战结束后，日本开始侵入中国整个东北地区，强占东北铁路。
其中属于有借款权的有：吉长、四洮、洮昂、吉敦等线；
属于有委托营业权的有：沈海、呼海、吉海、齐克、洮索及沈山等线；属于委托承建和经营的有敦图、拉哈、秦海等线。1935年，苏联把中东铁路作价让给伪满政权。
此后日本将哈尔滨至长春段以及满洲里至绥芬河段分别于1935年、1936年和1937年改为标准轨距铁路。孟家屯（长春附近）至旅顺间原修建为1524毫米轨距的铁路，日俄战争后，俄国将宽城子（长春）以南的南满支线转让给日本，日本则于1904—1906年间将孟家屯至旅顺间铁路改为1067毫米轨距的窄轨铁路，1907年又改为1435毫米的标准轨距铁路。
1921—1930年的10年内，东北地方政府以地方拨款修建了沈海、呼海、吉海、齐克、洮索等线及大通支线。
以上是中国东北地区从1911—1937年日本军国主义发动全面侵华战争以前的铁路建设情况。
1912年中国政府与比利时签订陇秦豫海铁路借款合同，将已建成的汴洛铁路向东展延至海州，向西展延至兰州，成为一条横贯东西的铁路干线，称为陇海铁路。
这条铁路的开封至徐州段及洛阳至观音堂段于1915年完成。在第一次世界大战期间工程停顿。1921年起由荷兰、比利时两国分别担任东西段的展筑工程。东段铁路及连云港港口工程由荷兰公司承建，于1925年通至海州；西段1934年通至西安，1936年通至宝鸡。
1932年山西省地方政府开始修建大同至风陵渡的南北同蒲铁路，采用1000毫米轨距，于1935年完成。北同蒲铁路自大同至太原在日本军国主义侵占时期改为标准轨距；南同蒲铁路自太原至风陵渡于1956年改为标准轨距。
1930年浙江省地方政府开始修建杭州至江山的杭江铁路，于1933年完成，并建成金华至兰溪支线。以后向西展延至江西省，称为浙赣铁路，于1936年通至南昌，1937年通至萍乡，与株萍铁路联接。
1932年中国政府决定修建芜湖至孙家埠铁路，后又建筑芜湖至南京段。1935年自南京至孙家埠全线建成通车。1934年中国政府为将淮南煤矿所产煤炭运至长江边，决定修建从田家庵至裕溪口铁路，称为淮南铁路，于1935年完成通车。
沪杭甬铁路的萧山至曹娥江段，于1936年继续开工，同时修建曹娥江桥，于1937年11月完成。1933年浙江省地方政府为沟通钱塘江两岸交通拨款兴建钱塘江桥，桥址在杭州闸口，为公路、铁路两用桥。于1935年开工，1937年9月完成。至此，上海经杭州至宁波的沪杭甬铁路全线通车。当时中国全民抵抗日本侵略的战争已经开始。在抗战开始以前不久，中国政府修建的铁路还有苏州至嘉兴的铁路以减少绕经上海的运输量，于1936年建成通车，后于1944年拆除。计划修建株洲至贵阳的湘黔铁路，于1937年开工，1938年从株洲铺轨至兰田后停工，并于1939年拆除。1936年开始修建重庆至成都的成渝铁路，仅完成一部分路基工程和个别隧道和桥墩即停工。
20世纪20、30年代中国修建铁路有了一定的自主权，有自己的技术力量，也有一些统一的技术标准，并开始有了制造机车车辆的能力。
1937—1945年抗日战争时期，中国政府修建的铁路主要有湘桂铁路、滇缅铁路、叙昆铁路、湘黔铁路和陇海铁路的宝鸡至天水段。湘桂铁路原计划从衡阳开始经桂林、柳州、南宁至友谊关（当时称为镇南关）。衡桂段于1937年10月通车，1939年12月通至柳州。后因战争原因，柳州至南宁段在建成柳州至来宾段后即停工，南宁至友谊关一段亦仅建成友谊关至明江段。滇缅铁路是从昆明至中缅边境的铁路，采用1000毫米轨距，1940年从昆明至安宁段建成通车，安宁以西则因战争原因停工。
叙昆铁路是从昆明至叙府的铁路，也是采用1000毫米轨距，到1941年建成昆明至沾益段后停工。湘黔铁路是从柳州至贵阳的标准轨距铁路，线路横越云贵大山脉，工程艰巨，1939年开工，1944年从柳州至都匀段建成通车后即停工。陇海铁路宝鸡至天水段于1939年开工，1945年建成通车。当时陇海西段未被日军侵占，铁路仍维持运营，为运营需要用煤，于1941年建成咸阳至同官煤矿的咸同支线。
1937—1945年，日本在侵占中国东北和华北等地区修建新线如下：在华北地区有北京至古北口铁路、石家庄至德州铁路、新乡至开封铁路、东观至潞安铁路等，共长608公里；在东北地区有图佳、拉滨、长白等线，共长4752公里；在海南岛有榆林港至北黎铁路及八所至石碌铁路等共长254公里。均为1067毫米轨距的窄轨铁路。