火车是人类历史上最重要的机械交通工具，早期称为蒸汽机车，也叫列车，有独立的轨道行驶。铁路列车按载荷物，可分为运货的货车和载客的客车；亦有两者一起的客货车。
最早使用燃煤蒸汽动力的燃煤蒸汽机车有一个很大的缺点，就是必须在铁路沿线设置加煤、水的设施，还要在运营中耗用大量时间为机车添加煤和水。这些既不经济也很麻烦。在19世纪末，许多科学家转向研究电力和燃煤蒸汽机车。
世界上第一列真正在轨上行驶的蒸汽火车是由康瓦耳的工程师查理·特里维西克设计的。1840年2月22日试车，查理·特里维西克设计的火车有四个轮胎，空车时，时速20千米，载重时每小时8千米(相当于人快步行走的速度)。不幸的是，火车的重量压垮了铁轨。