Η δημοφιλής εικόνα μιας κινητήρας είναι αυτή του 19ου αιώνα και των πρώιμων τρένων. Αυτά τα τρένα χρησιμοποίούσαν ατμική δύναμη καύοντας ξύλο ή άνθρακα. Ωστόσο, αυτό δεν ήταν ο μόνος τύπος τρένου που χρησιμοποιούνταν τον 19ο αιώνα. Οι εφευρέτες κατάφεραν τελικά να εκμεταλλευτούν την ηλεκτρικοτητα κατά τη Δεύτερη Βιομηχανική Επανάσταση (1860-1914). Μια από τις πρώιμες χρήσεις της ηλεκτρικοτητας ήταν η παροχή ενέργειας σε έναν νέο τύπο κινητήρα, την ηλεκτρική μηχανή.
Στις 29 Απριλίου 1851, ο καθηγητής Page του Smithsonian Institution αναπτύξει ένα τρένο που ταξίδεψε τα πέντε μίλια μεταξύ Washington, D.C. και Bladensburg, MD. Επιτύχει να κάνει το 기관χέ του βάρους 10,5 τόνων να ταξιδέψει με ταχύτητα 19 μίλια ανά ώρα — 상당한 επίτευγμα δεδομένων των προηγούμενων ταχυτήτων των τεσσάρων μιλίων ανά ώρα. Πρώιμες πειραματικές δοκιμές όπως αυτή αντιμετώπισαν ένα μέτρο επιτυχίας αποδεικνύοντας ότι η έννοια των ηλεκτρικών κινητήρων μπορούσε να λειτουργήσει. Τελικά, όμως, αυτές οι μηχανές απέτυχαν λόγω του συστήματος μπαταριών. Χωρίς μια σταθερή ροή ρεύματος που να τρέχει στο σύστημα, οι μηχανές κινούνταν αποκλειστικά από μπαταρίες.
Το 1879, στο Βερολίνο, ο Werner von Siemens παρουσίασε την ηλεκτρική του μηχανή. Μεταφόρτιζε έως τριάντα επιβάτες με ταχύτητα 4 μίλια ανά ώρα σε 600 γιάρδες ραγιών. Τροφοδοτήθηκε από ηλεκτρισμό που τρέχε μέσω τρίτης ραγιάς. Ο Siemens συνέχισε να χτίζει τον πρώτο δημόσιο σιδηρόδρομο που χρησιμοποιούσε ηλεκτρισμό, κοντά στο Βερολίνο το 1881. Το εφεύρεση γρήγορα εξαπλώθηκε, και το 1883 άνοιξαν ηλεκτρικοί σιδηρόδρομοι στην Αγγλία και στη Νέα Υόρκη. Περαιτέρω ηλεκτρικοί σιδηρόδρομοι άνοιξαν, με ιδιαίτερη έμφαση στις αστικές περιοχές. Ένα σοβαρό μειονέκτημα της ατμικής μηχανής ήταν ότι εξέπεμπε καυμένα σπίθια που μπορούσαν να προκαλέσουν φωτιές langs τους ράγια. Άλλο μειονέκτημα της ατμικής μηχανής ήταν η ρύπανση που δημιούργει. Με την ηλεκτρική μηχανή, και τα δύο προβλήματα μπορούσαν να αποφευχθούν.
Κατά την πρώιμη περίοδο του 20ου αιώνα, η ηλεκτροδότηση των σιδηροδρομικών γραμμών συνέχισε. Έθνη όπως η Αγγλία, οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Γερμανία και η Ιταλία οδήγησαν την ανάπτυξη ηλεκτρικών σιδηροδρόμων. Οι ηλεκτρικές μηχανές χρησιμοποιούνται ακόμα και σήμερα. Ορισμένες χώρες, όπως η Ελβετία, έχουν εκτεταμένως ηλεκτροδοτημένους ράγια. Άλλες, όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες, βασίζονται κυρίως στο νεότερο ντίζελ σχέδιο αντί για ηλεκτρικό. Ο ηλεκτρικός σιδηρόδρομος σήμερα χρησιμοποιείται κυρίως για επιβατική κίνηση, και όχι για εμπορευματοκίνηση. Μερικά παραδείγματα ηλεκτρικών επιβατικών τρένων περιλαμβάνουν τα μετρό στη Νέα Υόρκη, το Washington D.C. και το Σικάγο.
Αρχικά, οι ηλεκτρικές μηχανές χρησιμοποιούσαν ρεύμα συνεχούς ροής (DC), αλλά υπέφεραν από την χαμηλή τάση τους και την ανάγκη για συχνούς υποσταθμούς για να διατηρηθεί η ισχύς. στη δεκαετία του 1930, το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) υιοθετήθηκε ως μέσο τροφοδοσίας των ηλεκτρικών κινητήρων. Αυτό λύσε τα προβλήματα που σχετίζονταν με το DC και έφερε μόνο μικρότερη τράκτισιν ως μειονέκτημα. Δύο διαφορετικοί τρόποι τροφοδοτούν με ενέργεια τον κινητήρα. Ο πρώτος είναι ένα σύνολο καλώδιων που τρέχουν πάνω από τα ράγια. Μια aériα συσκευή γνωστή ως παντογράφος συνδέεται με το καλώδιο ενώ τα "παπούτσια" συλλέγουν την ηλεκτρισμό. Η άλλη μέθοδος μεταφοράς ενέργειας είναι langs μια τρίτη ραγιά που τρέχει δίπλα στις δύο κύριες ραγίες. Τα "παπούτσια" της κινητήρας τρέχουν langs την τρίτη ραγιά, συλλέγοντας ενέργεια.
