Χρησιμοποιώντας ορυκτά καύσιμα όπως άνθρακας ατμός, οι βραστήρες κινητήρων θερμαίνουν νερό, δημιουργώντας ατμό υπό πίεση που πηγαίνει στους κύλινδρους, κινώντας τους πιστώνες που συνδέονται στους τροχούς της κινητήρας. Από την πρώτη επιτυχημένη σιδηροδρομική ατμική μηχανή το 1804, η τεχνολογία βελτίωσε σημαντικά. Μερικές από τις πρώιμες ατμικές κινητήρες που παράχθηκαν έγιναν διάσημες και γνωστές παγκοσμίως. Σήμερα, η ατμική κινητήρας είναι ένα κομμάτι ιστορίας.
Ο βρετανικός μηχανικός Richard Trevithick, γεννημένος το 1771, ήταν ο πρώτος άνθρωπος που χτίσε επιτυχώς μια ατμική κινητήρα ικανή να ταξιδέψει σε ράγια. Το 1804, το Penydarren του Trevithick ήταν η πρώτη απόλυτα επιτυχημένη, πλήρους μεγέθους ατμική τρένο. Βασίστηκε στα πειράματα του Trevithick δημιουργώντας μινιάτουρ μηχανές. Η μηχανή έκανε μόνο τρία ταξίδια μεταξύ των Penydarren Ironworks και του Merthyr-Cardiff Canal στην Ουαλία, απόσταση εννιά μιλίων ανά ταξίδι. Το επτάτονο τρένο, ωστόσο, τείνε να σπάει τους χωνευτούς σιδηρούς ράγια και διακόπηκε ως πιο ακριβό από ωφέλιμο.
Το 1829, ένας δοκιμαστικός αγώνας διεξήχθη από την Liverpool and Manchester Railway Company προκειμένου να βρεθεί η ταχύτερη και καλύτερη ατμική μηχανή για χρήση στην προτεινόμενη σιδηροδρομική σύνδεση μεταξύ των πόλεων. Ο νικητής αυτού του αγώνα ήταν η καταχώρηση του George Stephenson γνωστή ως Rocket. Χτίσε τη μηχανή με τη βοήθεια του γιού του και ενός φίλου μηχανικού, Henry Booth. Διάφορες καινοτομίες για βελτίωση της μεταφοράς ισχύος significava ότι η RocketManaged to κατακερματίζει τους αντιπάλους της και φτάνει ταχύτητες έως 24 μίλια ανά ώρα.
Αληθοί λάτρεις της εποχής των ατμικών τρένων πιθανότατα θα γνωρίζουν το όνομα Flying Scotsman. Η μηχανή ήταν ένας παραγωγικός θραύστη ρεκόρ τόσο για ταχύτητα όσο και για αντοχή. Σχεδιασμένη από έναν από τους πιο γνωστούς μηχανικούς της εποχής, Sir Herbert Nigel Gresley, το τρένο έκανε την πρωτοποριακή του διαδρομή στις 22 Φεβρουαρίου 1923. Το πρώτο ιστορικό ρεκόρ του τρένου ήταν ένα non-stop 392 μίλια ταξίδι από Λονδίνο στην Εδινburgo, διαρκώντας λίγο περισσότερο από οκτώ ώρες. Η ιστορία γράφτηκε ξανά το 1934 όταν το τρένο ήταν η πρώτη ατμική μηχανή που φτάνει 100 μίλια ανά ώρα.
Μια ιστορική ημέρα στην αμερικανική σιδηροδρομική ιστορία ήταν η 10 Μαΐου 1869. Σε αυτή την ημερομηνία η Union και Central Pacific σιδηροδρομικές εταιρείες ενώθηκαν τα ιδιωτικά τους σύνολα ραγιών για να φτιάξουν τον πρώτο διαηπειρωτικό σιδηρόδρομο στις ΗΠΑ. Η ατμική μηχανή Jupiter ήταν παρών σε αυτό το γεγονός, φέρνοντας τον πρόεδρο της Central Pacific Leland Stanford στην Golden Spike Ceremony. Το Jupiter δεν ήταν καν προορισμένο να είναι το τρένο στο γεγονός αλλά ένα ατύχημα που εμπλέκεται την αδερφή του μηχανή Antelope signifiait ότι ήταν μια τελευταία στιγμή αντικατάσταση.
