Η αποτελεσματικότερη μεταφορά αγαθών και ανθρώπων ήταν ένας γρίφος που απασχολούσε πολλούς εφευρέτες κατά τη διάρκεια των χιλιετιών από τότε που οι πρώτοι σύγχρονοι πολιτισμοί άρχισαν να εξαπλώνονται από τη Μέση Ανατολή και τη Βόρεια Αφρική. Παρόλο που αυτοί οι τρόποι μεταφοράς δεν προχώρησαν πολύ τα τελευταία 2000 χρόνια, η εισαγωγή της βιομηχανικής μεταποίησης, του ηλεκτρισμού και η εισροή εφευρετών γέννησαν μια από τις σημαντικότερες βιομηχανίες του σύγχρονου ανθρώπινου πολιτισμού – τη βιομηχανία τρένων.
Το να βρούμε ποιοι δημιούργησαν τα πρώτα σύγχρονα παραδείγματα τρένων είναι αρκετά εύκολο, αλλά το να εντοπίσουμε τους προδρόμους τους που χάραξαν τις βασικές αντιλήψεις για τις σιδηροδρομικές μεταφορές είναι πολύ πιο δύσκολο. Παρόλο που η έλλειψη ατμού, φυσικού αερίου ή ηλεκτρικής ενέργειας εμπόδισε τα προηγούμενα τρένα να εκπληρώσουν πλήρως τις δυνατότητές τους, πολλά παραδείγματα τέτοιων απλών τρένων βρίσκονται σε όλη την Ευρώπη πολύ πριν οποιοδήποτε σύγχρονο τρένο αρχίσει να αλλάζει το τοπίο της βιομηχανίας και των μεταφορών. Το πρώτο παράδειγμα αυτού του απλού σιδηροδρομικού συστήματος “wagonway” χρονολογείται από τη 2η και την 1η χιλιετία π.Χ., όπου οι Ασσύριοι, οι Βαβυλώνιοι, οι Πέρσες κατασκευάζουν δρόμους με συγκεκριμένες αυλακώσεις τροχών που χαράσσονται σκόπιμα στο βράχο. Αυτή η διαμόρφωση του δρόμου, τους επέτρεπε να μεταφέρουν ευκολότερα άμαξες που τις έσερναν άλογα ή ταύροι, χωρίς να χρειάζεται να κατευθύνουν ή να ελέγχουν την τροχιά της άμαξας. Εξαιτίας αυτού, πολλοί από αυτούς τους πολιτισμούς ανέπτυξαν ειδικές αμαξοστοιχίες που συνέδεαν τις κύριες πόλεις τους με τους κοντινούς εμπορικούς σταθμούς ή τους ιερούς τόπους τους (η Σπάρτη με την Αίκλεια, η Αθήνα με την Ελευσίνα, η Ήλιδα με την Ολυμπία). Οι Έλληνες υιοθέτησαν ιδιαίτερα αυτό το είδος μεταφοράς, καταφέρνοντας μάλιστα να κατασκευάσουν μια πολύ εντυπωσιακή αμαξοστοιχία που ονομάστηκε Δίολκος στην αρχαία Κόρινθο γύρω στο 600 π.Χ., την οποία πολλοί αποκαλούν σήμερα ως τον πρώτο σιδηρόδρομο σε ολόκληρη την ιστορία.
Με την πτώση της Ελλάδας, οι αμαξοστοιχίες εξαφανίστηκαν από την Ευρώπη και κατάφεραν να επανεμφανιστούν μόνο τον 16ο αιώνα, όταν η αυξημένη εμπορική δραστηριότητα της Αναγέννησης τις επανέφερε στο προσκήνιο. Με κινητήρια δύναμη τα άλογα, οι αμαξοστοιχίες επέτρεπαν πολύ ταχύτερα και ασφαλέστερα ταξίδια σε σχέση με τους χωματόδρομους, αλλά οι βιομήχανοι και οι εφευρέτες δεν αρκέστηκαν σε αυτό. Ήθελαν έναν πιο αυτοματοποιημένο τρόπο μεταφοράς εμπορευμάτων, και οι μικρές βελτιώσεις των κανονικών αμαξοστοιχιών (φλαντζωτοί τροχοί, ξύλινες ράγες) παρήγαγαν μόνο πιο βελτιωμένες μετακινήσεις, αλλά όχι πραγματική επανάσταση.
Και αυτή η επανάσταση ήρθε στα τέλη του 17ου αιώνα με την εισαγωγή της πρώτης σταθερής ατμομηχανής από τον Τόμας Σάβερι. Αυτή η εφεύρεση του 1698 ήταν εξαιρετικά απλή και χαμηλής ισχύος, και εξαιτίας αυτού οι ατμομηχανές χρειάστηκαν πάνω από 60 χρόνια για να φτάσουν στο σημείο να είναι χρήσιμες για την κίνηση τρένων. Η στιγμή αυτή ήρθε το 1763, όταν ο Τζέιμς Βατ πήρε τα απλά σχέδια των Τόμας Σάβερι και Τόμας Νιούκομεν και εισήγαγε τον στροφαλοφόρο άξονα που μπορούσε να μετατρέψει τη δύναμη του ατμού σε κυκλική κίνηση. Αυτή η εφεύρεση επέτρεψε τελικά στους εφευρέτες σε όλο τον κόσμο να αρχίσουν να προσαρμόζουν την ατμομηχανή σε μηχανή που θα μπορούσε να κινεί αυτοκίνητα, τρένα και σκάφη όλων των τύπων και μεγεθών.
Μερικοί από τους σημαντικότερους πρώιμους εφευρέτες τρένων ήταν ο Matthew Murray που δημιούργησε την πρώτη ατμοκίνητη ατμομηχανή, ο Richard Trevithick που έκανε δημοφιλή τη σειρά τρένων που παρουσιάστηκαν στο Λονδίνο, ο George Stephenson που έγινε διάσημος με το τρένο μεταφοράς άνθρακα και ο Oliver Evans που κατασκεύασε την πρώτη στον κόσμο ατμομηχανή υψηλής πίεσης με συμπύκνωση, η οποία έγινε βασικό μέρος όλων των ατμοκίνητων τρένων στο μέλλον.
