C'est au Royaume-Uni, au début du XIX^e siècle, que commence l'histoire des chemins de fer où la première locomotive à vapeur est construite par Richard Trevithick en 1804.

La traction à vapeur est inaugurée le 12 août 1812, sur le Middleton Railways, dans le Yorkshire. Il s'agit de locomotives pour rails à crémaillère, remorquant des wagonnets de charbon. Les locomotives sont construites par Matthew Murray et John Blenkinsop.

Le 27 septembre 1825 est inauguré le chemin de fer de Stockton et Darlington, première ligne ouverte au transport de passagers. La locomotive est celle conçue par George Stephenson.

En 1827, l'ingénieur français Marc Seguin met au point la chaudière tubulaire, qui permet de quasiment décupler la puissance des machines.

Bien que la traction électrique soit à l'étude dès les années 1880, et utilisée dès les années 1900, c'est en fait la traction Diesel qui entraîne la disparition de la traction vapeur, là où l'électrification ne semble pas rentable ou pas souhaitable, stratégiquement.

L'après-guerre marque le déclin de la traction à vapeur qui sera achevé, dans la plupart des pays, à la fin des années 1970. Cela est effectué par la livraison de nouvelles locomotives Diesel (la transition era en Amérique du Nord) ou le programme d'électrification des lignes (en Europe). Des locomotives à vapeur sont construites en Europe durant cette période, tentant d'utiliser de nouvelles technologies (turbine à gaz par exemple) ou de nouvelles configurations de machines (programmes d'André Chapelon en France). Elles restent sans descendance. La dernière locomotive à vapeur est construite en France, en 1953.