1816年，英国人乔治·斯蒂芬森（George Stephenson）制造了第一台蒸汽机车，在基林沃思煤矿中使用。在此基础上，斯蒂芬森在1825年制造了著名的“运动1号”。
后来人们进行了许多尝试，英国的“皇家乔治（Royal George）号”、“兰开夏女巫（Lancashire Witch）号”等，人们还是满意。终于在1829年10月，一场注定会载入史册额蒸汽机车挑选赛在利物浦-曼彻斯特铁路的雨山到利物浦段上展开。主要参赛车辆有：“火箭号”“无双号”和“新奇号”，获胜者为“火箭号”。1830年9月15日，这条铁路也成为世界首条运营铁路（收取费用，定期运送乘客和货物）。
造出“火箭号”之后，罗伯特·斯蒂芬森公司接连制造了多辆蒸汽机车，如1830年的“诺森伯兰（Northumbrian）号”、1833年制造的“专利人号”等。“专利人号”的多管式锅炉和卧式汽缸在前、动轮在后的设计，成为了后来蒸汽机车的基本形式。
就像孩子在少年时期会长高变壮一样，蒸汽机车动轮逐渐变大，车轮变多，锅炉的烟管数目也从100条、200条增加到300条，并且开始采用复胀式汽缸。蒸汽机车向着20世纪的大型化发展。
美国的木材比煤炭更容易获取，所以早期的机车是靠燃烧木柴驱动的。但是木柴火星容易飞散，屡次引发火灾。后来，美国工程师在眼崇尚下功夫，造出了不少别致的烟囱。19世纪60年代到80年代，这些烟囱成了经典美式机车中的一大特色。后来燃料改成煤炭后，这个特色就消失了。
1872年，在英国工程师的指导下建设的日本第一条铁路开通了，全长28.8km的新桥-横滨（现樱木町）段正式开通。不过它也是英国人制造的，司机也是英国人。
为了能一次性运送更多货物，货车加长了；为了能够让乘客更快到达目的地，速度也加快了。
直到1879年德国人西门子制造了世界上最早的电力机车，24年后，蒸汽机车无法越过时速200km的瓶颈，被电力火车超过了。蒸汽机车的运势就逐渐开始开始下滑。
