Los dos principios mecánicos, guiado de ruedas y uso de fuerza motriz, fueron combinados por primera vez por el ingeniero de minas inglés Richard Trevithick, quien el 24 de febrero de 1804 logró adaptar la máquina de vapor, que se utilizaba desde principios del siglo XVIII para bombear agua, para que tirara de una locomotora que hizo circular a una velocidad de 8 km. por hora arrastrando cinco vagones, cargados con 10 t de acero y 70 hombres sobre una vía de 15 km. de longitud de la fundición de Pen-y-Darren, en el sur de Gales.

Transcurrieron dos décadas durante las cuales se desarrollaron los raíles de hierro fundido que soportaban el peso de una locomotora de vapor. La potencia necesaria para arrastrar trenes, en lugar de uno o dos vagones, se aseguró colocando una locomotora de vapor sobre dos o más ejes con las ruedas unidas mediante bielas.

La primera vía férrea pública del mundo, la línea Stockton-Darlington, en el noreste de Inglaterra, dirigida por George Stephenson, se inauguró en 1825. Durante algunos años esta vía sólo transportó carga; en ocasiones también utilizaba caballos como fuerza motora. La primera vía férrea pública para el transporte de pasajeros y de carga que funcionaba exclusivamente con locomotoras de vapor, fue la de Liverpool-Manchester, inaugurada en 1830. También fue dirigida por George Stephenson, en esta ocasión con ayuda de su hijo Robert Stephenson.

El éxito comercial, económico y técnico de la línea Liverpool-Manchester transformó el concepto de vías férreas, y no sólo en Gran Bretaña. Algo que antes se veía como medio para cubrir recorridos cortos, beneficioso sobre todo para la minería, se consideraba ahora capaz de revolucionar el transporte de largo recorrido, tanto de pasajeros como de mercancías. Se había pensado que cualquiera podría, previo pago de un peaje, poner un tren sobre las vías férreas, igual que se hacía con los barcos en los canales; pero el volumen de tráfico entre Liverpool y Manchester pronto demostró que el uso de una vía fija debía controlarse desde una central y que era preciso mantener una distancia segura entre los trenes mediante algún sistema de señalización. Las primeras señales mecánicas instaladas a lo largo de la vía aparecieron en 1830.

Pocos años después, en 1872, la legislatura de la provincia de Buenos Aires autorizó al gobernador a concesionar la construcción de una línea férrea entre el mercado de Constitución y la localidad de Chascomús, con la obligación de extenderla posteriormente hasta Dolores. El gobierno provincial, que participaba en la fijación de las tarifas, se reservó el derecho a la expropiación. Las obras del Gran Ferrocarril al Sud de Buenos Aires —Ferrocarril al Sud, antecesor del Roca—comenzaron en 1874 y en el mismo año se alcanzó Chascomús. En 1882 se extendió la línea hasta Dolores y comenzó el tendido de ramales secundarios hacia las localidades de Las Flores, Tandil y Azul.

En 1873 el gobierno de la provincia de Buenos Aires se hizo cargo del mencionado Ferrocarril Oeste y continuó el tendido de la línea, que alcanzó Luján en 1874 y Chivilcoy en 1876. Durante este tiempo se intentó privatizar la empresa infructuosamente. Como resultado del tendido de la línea se intensificó la cría de ganado ovino al tiempo que se facilitaba el transporte de su producción hacia el puerto de Buenos Aires. También en 1873 comenzó la construcción del Ferrocarril Central Argentino —antecesor del Mitre— entre Rosario y Córdoba; tras una punta de rieles provisoria en Cañada de Gómez, el trazado culminó en 1880.

Para 1880 ya existían 722 km de vías. ​ Durante esta etapa comenzó el desarrollo, además del Ferrocarril Oeste, de los ferrocarriles Sur, Central Argentino y Andino —antecesor del San Martín—. Hacia 1880 se habían construido 5 836 kilómetros de vías, de los cuales 1 227 pertenecían al Estado, 2 544 al Ferrocarril Andino, 427 a la provincia de Buenos Aires y el resto se distribuía entre siete empresas privadas.
En 1884 llega a Junín el Ferrocarril Buenos Aires al Pacífico (conocido como BAP), que en 1886 instala los Talleres Ferroviarios donde llegarían a trabajar más de 4000 personas.