L’histoire des chemins de fer, c'est-à-dire d'un moyen de transport guidé, associant une voie ferrée et des véhicules spécifiques tractés par un engin à moteur, commence en Grande-Bretagne à la fin du et au début du , puis progresse en quelques décennies au fur et à mesure des progrès techniques, pour donner lieu à l'intense développement ferroviaire des années 1840. Le chemin de fer devient alors le mode de transport terrestre dominant pendant près d'un siècle, avant d'être supplanté, depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale, par le transport routier automobile, et concurrencé par le transport aérien.
L'histoire du transport guidé commence cependant bien plus tôt, avec l'utilisation d'ornières creusées dans la pierre, et en remontant plus loin dans le temps des systèmes utilisant le bois comme chemin sont une des hypothèses envisagées pour expliquer le transport des charges lourdes dans l'Antiquité.
C'est l'invention de la locomotive, favorisée par les développements donnés à la machine à vapeur dans le courant du , et les progrès rapides réalisés dans ce domaine, ainsi que dans la conception des rails et de la voie, qui permettent en peu de temps de passer de systèmes utilisant des rails en bois, puis en fonte ou en fer, à des voies à rails d'acier, et de la traction humaine ou animale, à la puissante traction des machines.
Le chemin de fer permet de garantir des déplacements rapides et sûrs, pour les personnes comme pour les marchandises. Tant en Europe qu'aux États-Unis, il contribue ainsi puissamment à la révolution industrielle, à la capitalisation et au développement du secteur financier et du commerce, et au développement urbain qui caractérisent le , tout en bénéficiant en retour des avancées technologiques du siècle et des moyens d'investissement importants que nécessitent ses coûteuses infrastructures.