Промышленный переворот и рост внутреннего и внешнего рынка обусловили необходимость радикальной перестройки также средств транспорта и связи, превратившихся в невыносимые путы для крупной промышленности и для созданной ею национальной и международной торговли.

Применение силы пара на сухопутном транспорте началось в конце XVIII в. Конные деревянные (лежневые) заводские дороги существовали в Западной и Восточной Европе еще в мануфактурный период. После начала промышленного переворота лежневые заводские дороги стали заменяться дорогами на чугунных рельсах.

Ученик Уатта, Уильям Мёрдок, и горный инженер Ричард Тревитик, применив сконструированные ими паровые двигатели, построили в 80—90-х годах XVIII в. первые удачные паровые повозки. В 1803— —1804 гг. Тревитик создал первый в мире паровоз на Мёртир-Тидвильской заводской конной рельсовой дороге в Южном Уэльсе.

Решающих успехов в создании практически применимых паровозов с гладкими ведущими (движущими) колесами добился английский изобретатель Джордж Стефенсон (1781—1848). В 1814 г. он построил свой первый паровоз.

В 1825 г. открылась сооруженная Дж. Стефенсоном Стоктон-Дарлингтонская рельсовая линия протяжением в 56 км—первая дорога общего пользования со смешанным товаро-пассажирским движением. На ней были уложены частью чугунные рельсы, частью — железные. Локомотивная тяга применялась наряду с конной и канатной. Точного графика движения не было.

Первой железной дорогой общего пользования, полностью работавшей на паровой тяге, была Манчестер-Ливерпульская дорога длиною около 50 км, построенная Дж. Стефенсоном в 1829 г. и снабженная паровозами его изобретения. Вслед за темг в 1831 г. к механизации рельсовых дорог приступили США, а в 1832 г. — Франция. В России первая железная дорога общего пользования — между Петербургом и Царским Селом — открылась в 1837 г., хотя еще в 1833—1835 гг. механики-самородки Ефим и Мирон Черепановы построили первые паровозы на Нижне-Тагильских заводах. В 1840 г. мировая сеть железных дорог составляла около 9 тыс. км, в 1850 г. — 40 тыс. км, в 1860 г. — 110 тыс. км и в 1870 г. — 210 тыс. км.

Новые требования, предъявляемые к железнодорожному транспорту (увеличение скоростей движения, весовых норм поездов и т. д.), вызвали совершенствование конструкций паровозов: повышение давления пара в котлах и рост их паропроизво-дительности, введение систем двойного расширения пара в цилиндрах паровозных машин и т. д.

Улучшались также конструкции вагонов. В 60-х годах появились пассажирские спальные вагоны, а грузовой вагонный парк пополнился специальными типами вагонов (цистерны для перевозки наливных грузов, вагоны-ледники и др.). В конце этого десятилетия американцем Дж.Вестингаузом (1846—1914) была введена система пневматических тормозов, позднее превращенная в автоматическую. Одновременно вводились новые конструкции верхнего строения пути и искусственных сооружений. Если с 20-х годов основным материалом для производства рельсов служило пудлинговое железо, то с 60-х годов все больше распространялись стальные рельсы.

В мостостроении в начале XIX в. материалом служил еще чугун (Саут-уорский мост через Темзу, построенный в 1815—1819 гг. инженером Дж. Ренни, мосты Манчестер-Ливерпульской дороги). Позднее главным материалом становится железо (висячий Менейский мост в С. Уэльсе, построенный в 1819—1826 гг. Т. Телфордом, новый, там же построенный в 1845—1850 гг., балочный мост Роберта Стефенсона, Ниагарский висячий мост отца и сына Рёблин-гов, сооруженный в 1851—1855 гг., и др.). В первой половине XIX в. часто строились, особенно в Америке, мосты с деревянными фермами и железными скреплениями (система Гау). С 40-х годов распространяются мосты с железными сквозными фермами разных систем. Сооружение мостов с большими пролетами и с большими нагрузками на пролетное строение требовало достаточно точных и надежных методов их расчетов. Созданием этих методов мировая инженерная наука во многом обязана выдающемуся русскому инженеру Д. И. Журавскому (1821—1891).

На безрельсовом транспорте паровые двигатели не получили значительного распространения. Правда, паровые повозки и кареты (предшественники автомобилей и автобусов) создавались на всем протяжении рассматриваемого периода, главным образом в Англии. Однако против парового безрельсового транспорта единым фронтом выступили владельцы средств старого гужевого и только что возникшего железнодорожного транспорта, и организаторы рейсов паровых повозок не выдержали конкуренции.