Ο 19ος αιώνας είδε την γέννηση των σιδηροδρόμων και μετά έναν αριθμό προόδων. Καθώς η βιομηχανία και η κατασκευή αυξήθηκαν, έτσι έγινε και η ανάγκη και η ικανότητα να καινοτομήσουμε στον τομέα των μεταφορών. Οι σιδηρόδρομοι απάντησαν σε εκείνη την κλήση και πήγαν από ένα νέο μέσο μεταφοράς μικρών αριθμών επιβατών και ελάχιστου φορτίου στη γρήγορη και οικονομική μεταφοράسة μεγάλου όγκου και των δύο στην αμερικανική δύση. Μια νέα βιομηχανία γέμισε που άλλαξε την ιστορία τόσο της Ευρώπης όσο και ενός νέου έθνους στη Βόρεια Αμερική.
Το 1804 στην Αγγλία η κινητήρας γεννήθηκε. Ο Matthew Murray και ο Richard Trevithick χτίσανε και οι δύο κινητήρες που τρέχαν σε ξυλινά ράγια. Αν και ο Matthew ήταν ο πρώτος, ο Richard χτίσε μια βελτιωμένη μηχανή 40 psi. Στις 25 Μαρτίου 1807 το πρώτο επιβατικό τρένο τρέξε από το Swansea στο Mumbles, Αγγλία. Αν και καινοτόμο, αυτές οι πρώτες λίγες μηχανές ήταν απλώς πειραματικές.
Ξεκινώντας το 1812, ο ραχιαίος και οδοντωτός άξονας Blenkinsop άρχισε να λειτουργεί στον σιδηρόδρομο Middleton. Το 1814, μια μηχανή 50 psi πατένταρε που μπορούσε να σέρει δέκα βαγόνια άνθρακα με 5 μίλια ανά ώρα (mph). Κατά τα επόμενα δεκαπέντε χρόνια, έγιναν διάφορες καινοτομίες στο σχέδιο, συμπεριλαμβανομένης της οχτάτονης κινητήρας του George Stephenson που τέθηκε σε υπηρεσία το 1825 και μπορούσε να τραβήξει 90 τόνους άνθρακα με 15 mph. Το 1827, τόσο ο Baltimore and Ohio Railroad όσο και ο Switch Back Gravity Railroad άρχισαν λειτουργίες στο Νέο Κόσμο. Αυτά τραβούσανταν πρώτα από άλογα.
Μέχρι το 1829, οι πρώτες ατμικές μηχανές άρχισαν να χρησιμοποιούνται στην Αμερική. Το 1830, η πρώτη αμερικανική κατασκευαστική ατμική μηχανή τέθηκε σε υπηρεσία, και το αμερικανικό μετώπο γρήγορα γίνεται το κέντρο καινοτομίας στην τεχνολογία σιδηροδρόμων. Το κωνικό "βάθος" του τροχού εφευρέθηκε καθώς και το τεσσαρότροχο μπροστινό τρένο, η καμπάνα και ο βοσκοδοχός, και το δημοφιλές 4-4-0. Οι ταχύτητες και η ιπποδύναμη αυξήθηκαν και το 1833 προστέθηκαν φρένα στις κινητήρες. Η σιδηροδρομική μεταφορά άρχισε να είναι τόσο οικονομική όσο και πρακτική, κάνοντας την εργασία πολλών αλόγων σε λιγότερο από το μισό κόστος.
Το 1862, το δυναμικό του σιδηροδρόμου είχε κερδίσει προεδρικό ενδιαφέρον και ο Αβραάμ Λίνκολν υπέγραψε τον Pacific Railway Act που εξουσιοδότησε την κατασκευή του πρώτου διαγειτονικού σιδηροδρόμου. Το 1868, εφευρέθηκε ο συνδέτης knuckle εξαλείφοντας μια σημαντική πηγή τραυματισμών εργαζομένων στους σιδηρόδρους. Στις 13 Απριλίου 1869 γίνεται η εγκατάσταση του πρώτου ευθύ αεροφρένας και το 1872 αυτό βελτιώθηκε στο σύστημα παρόμοιο με αυτό που εξακολουθεί να χρησιμοποιείται στις κινητήρες σήμερα. Στις 10 Μαΐου 1869 ο διαγειτονικός σιδηρόδρομος ολοκληρώθηκε. Μεταξύ 1883 και 1885 οι σιδηρόδρομοι Northern Pacific, Southern Pacific, και Santa Fe ολοκληρώθηκαν.
Το 1893, οι κανονισμοί ασφαλείας απείθουν αεροφρένα σε όλες τις κινητήρες και αυτόματους συνδέτες σε όλα τα σιδηροδρομικά βαγόνια. Στις 10 Μαΐου του ίδιου έτους καταγράφηκε νέο ρεκόρ ταχύτητας από τη κινητήρα #999 του New York Central and Hudson River Rail Road. Επίσης εκείνο το χρόνο στο Baltimore έγινε η πρώτη κύρια ηλεκτροδότηση γραμμής. Αυτό άνοιξε τον δρόμο για ηλεκτρικές κινητήρες όπου η ατμός ήταν είτε απαγορευμένη είτε βρέθηκε απρακτική στα πρώιμα του 1900. Για να κλείσει τον 19ο αιώνα, ο Casey Jones οδήγησε το "Cannonball" στην ιστορία.
