До середины 19 века все перевозки в России осуществлялись водным и гужевым транспортом. Реки были основными транспортными артериями страны. Многие речные бассейны были соединены каналами (Мариинская, Тихвинская, Березинский, Августовский, Днепробугский каналы). Особенно большое значение имела Волга, связывавшая наиболее развитые и заселенные районы России. Внешние торговые связи осуществлялись морским транспортом.
Первые железные дороги в России появились на горных заводах Алтая и Урала в начале 19 века. В 1810 году на Колыванском заводе на Алтае Петр Фролов проложил железную дорогу длинной в два километра с конной тягой. В 1834 году на Нижнетагильском заводе крепостные механики Ефим и Мирон Черепановы построили железную дорогу с паровой тягой. Первой железной дорогой общего пользования в России была Царскосельская железная дорога протяженностью 26 км, соединявшая с 1387 года Петербург с Царским Селом и Павловском.
В первый период железнодорожного строительства в России строились, прежде всего, дороги, обеспечивавшие стратегические интересы Российской империи и интересы государственного управления. В 1843-1851 годах были построены крупнейшие в Европе железные дороги Петербург – Москва и Петербург – Псков – Варшава – Вена, соединявшие главный центр торговли и промышленности страны Московский район с Петербургским морским портом, а столичный Петербургский район с сетью железных дорог Западной Европы.
Во второй период строительства (середина 60-х годов – 80-е годы 19 века) были обеспечены связи Москвы с её сырьевыми и продовольственными базами и основных хлебопроизводящих районов России с морскими портами. Железная дорога Москва — Нижний Новгород соединила Москву с главной речной магистралью — Волгой, а через неё и с более отдаленными районами России. Линии Москва – Рязань – Воронеж – Зверово, Козлов – Тамбов – Саратов, Москва – Тула – Орел – Курск –Харьков, продолженные затем до Севастополя, Ростова-на-Дону и Владикавказа, связывали старую столицу России с Черноземным центром, Украиной, Донбассом, Поволжьем и Северным Кавказом. Во втором периоде строительства были заложены основы железнодорожной сети европейской части России, напоминающей паутину, исходящую из одного центра – Москвы. Важным достижением этого периода был выход железных дорог к Волге, Балтийскому и Черному морям. К началу 90-х годов 19 века сеть железных дорог России составляла около 30 тыс.км.
Специализация Средней Азии на хлопке потребовала завоза сюда в большом количестве хлеба. В связи с этим Закаспийская дорога была проложена до Ташкента и Андижана. В 1906 году эта дорога была соединена с Оренбургом и тем самым была установлена прямая связь Средней Азии с сетью железных дорог.
В годы первой мировой войны для вывоза из внутренних районов Сибири были построены линии Новосибирск – Барнаул – Семипалатинск и Плетаево – Троицк – Кустанай. Для обеспечения связей с зарубежными странами в обход Балтийского моря, выходы из которого были блокированы Германией, срочно строилась дорога Волхов – Петрозаводск – Мурманск.
Наиболее крупным недостатком железных дорог России была техническая неполноценность, а также мощность составов и высокие цены за перевозки. Тем не менее, в 1913 году грузооборот был больше речного транспорта в 6 раз.
Первая мировая война вызвала необходимость срочной перестройки новых железнодорожных линий. В 1916 году было закончено строительство Мурманской железной дороги (от Петрозаводска до Мурманска).
После Октябрьской революции казённые железные дороги перешли в видение государства, а в 1918 году были национализированы и частные дороги. Война 1914-1918 годов привела транспорт России в состояние разрухи. Для восстановления пути, сооружений и подвижного состава, а также налаживания работы транспорта требовались чрезвычайные меры.
В 1926 году был запущен первый в стране электрифицированный железнодорожный участок Баку – Сабунчи – Сураханы. Значительные успехи в реконструкции железных дорог и улучшении их работы были достигнуты за годы довоенных пятилеток (1928 – 1941 годы).
За годы Великой Отечественной войны фашистами было разрушено 65 тыс. км железнодорожного пути, 13 тыс. железнодорожных мостов, 4100 станций, 317 паровозных депо. В послевоенной пятилетке железнодорожный транспорт не только залечил раны войны, но и начал продвигаться вперёд в своем развитии.
В 1974 году началось сооружение Байкало–Амурской магистрали протяжённостью 3147 км для освоения природных богатств Сибири и Дальнего Востока и ускорения развития производительных сил в этих районах.
После распада СССР и образования СНГ объем перевозок на железных дорогах, естественно, уменьшился и продолжал падать из года в год из-за нарушения экономических связей с бывшими республиками. В 1998 году грузооборот составил 44%, а пассажирооборот 60% от объема железнодорожных перевозок бывшего СССР.
В последние годы создаются новые технические средства, соответствующие уровню 21 века, в том числе локомотивы и вагоны для высокоскоростного движения, устройства автоматики, телемеханики и связи.