ทางรถไฟ เป็นเส้นทางการคมนาคมขนส่งสินค้าและผู้โดยสาร โดยมีรถไฟเป็นยานพาหนะ รางรถไฟนั้นประกอบด้วยรางสองราง ซึ่งปกติทำมาจากเหล็กกล้า วางบนวัตถุที่ตั้งฉากกับตัวราง โดยสร้างจากไม้หรือคอนกรีต วัตถุนี้เป็นตัวกำหนดระยะระหว่างของรางเรียกว่า "เกจ" (gauge)
รางรถไฟเหล็กเริ่มปรากฏในศตวรรษที่ 18 ในปีค.ศ. 1802 วิศวกรชาวอังกฤษนามว่า วิลเลียม เจสสป (William Jessop) ได้ออกแบบและนำรางเหล็กมาใช้ โดยเปิดให้บริการ ทางรถไฟเซอร์เรย์ไอเอิร์น (Surrey Iron Railway) ในทางใต้ของกรุงลอนดอน ในขณะนั้นยังใช้เพียงรถม้าลาก
ทางรถไฟแรกที่นำหัวรถจักรไอน้ำมาใช้คือรถไฟสาย สตอกตัน-ดาร์ลิงตัน (Stockton and Darlington) ในภาคเหนือของประเทศอังกฤษ โดยเปิดให้บริการเมื่อ 25 สิงหาคม พ.ศ. 2368 (ต้นรัชกาลที่ 3) ต่อจากนั้นก็มีทางรถไฟอีกหลายสายเติบโตขึ้นตามมา เช่นสายลิเวอร์พูล-แมนเชสเตอร์ ต่อจากนั้นทางรถไฟจึงแพร่หลายทั่วเกาะอังกฤษและต่อมาทั่วโลก
การพัฒนาทางเทคโนโลยีรถไฟก้าวกระโดดไปอีกขั้นเมื่อ แกรนวิลล์ ที. วูดส์ (Granville T. Woods) นำสายไฟฟ้ามาจ่ายกระแสให้รถไฟ ซึ่งนำไปสู่รางรถไฟแบบไฟฟ้า
ทางรถไฟสายแรกของรัฐบาลไทย คือ ทางรถไฟสายกรุงเทพฯ-นครราชสีมา โดยประกาศสร้างทางรถไฟสยามจาก กรุงเทพมหานคร ถึงเมืองนครราชสีมา ลงวันที่ 22 มีนาคม พ.ศ. 2434 แต่ปรากฏว่าหลังจากก่อสร้างไปได้ไม่นาน บริษัทอังกฤษผู้รับสัมปทานไม่สามารถสร้างทางรถไฟได้เสร็จตามสัญญา กรมรถไฟหลวงจึงเลิกจ้างแล้วดำเนินการก่อสร้างเองจนเปิดใช้การได้ช่วงแรกกรุงเทพฯ-อยุธยา (71 กิโลเมตร) ในวันที่ 26 มีนาคม พ.ศ. 2440
