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火车发展史四个阶段是蒸汽机车时期、内燃机车时期、电力机车时期、高速列车时期。蒸汽机车时期蒸汽机车是一种火车机车。它的优点是结构简单，成本低，缺点是热效率太低，体型笨重。英国人乔治·斯蒂芬森研制了第一部蒸汽机车。1814年，他研制的第一辆蒸汽机车“布拉策号”试运行成功。
内燃机车时期内燃机车是以内燃机作为原动力，通过传动装置驱动车轮的机车。在我国铁路上采用的内燃机绝大多数是柴油机。
20世纪初，国外开始探索试制内燃机车。1958年9月9日，中国第一台内燃机车是＂巨龙＂号于北京长辛店机车车辆厂研制成功，自重60吨，机车牵引力为600马力，最高时速是85公里，机车的3万多配件全部是中国制造。
电力机车时期电力机车是一种非自带能源的机车。电力机车的优点是热效率比蒸汽机车高一倍，功率大、过载能力强、牵引力大、速度快、整备作业时间短、维修量少、运营费用低、便于实现多机牵引、能采用再生制动以及节约能量，而且不会造成空气污染，噪音小。高速列车时期
高速列车又称高速火车，是指能以高速度持续运行的列车。高速列车的优点是快捷舒适、平稳安全、节能环保。中国高速列车的研究从上世纪90年代开始，初期以国外引进为主、自主研发为辅。中国最初引进的高速列车为日本和德国，以“吸收，消化，再生产”的理念。
通过日本、德国的技术支持，进行学习再创造。在高速列车的形态上就可看出，中国初期的和谐号形似日系和德系的高速列车，尤其是CRH3型就具有许多德国高速列车的特征。
车运行原理
火车的转向架卡在轨道上沿着轨道行驶，转弯时转向架转动，让火车沿着轨道继续行驶。转弯时外轨高于内轨。
最初的列车是由绳索或马匹拉动的。到了19世纪，多数的列车都改由蒸汽机车牵引。20世纪40年代以后蒸汽机车渐由较清洁及需要较少劳力的柴油机车取代，后来又出现电力机车和动车组。
电气化铁路的最初投资很大，但按每里计算则是运作成本最低的。因此只有高流量的线路才适合电气化。电气化列车可能使用高架电缆或第三轨取电。
1804年，由英国的矿山技师德里维斯克利用瓦特的蒸汽机造出了世界上第一台蒸汽机车，时速为5至6公里。因为当时使用煤炭或木柴做燃料，所以人们都叫它“火车”，于是一直沿用。1840年2月22日，由康瓦耳的工程师查理礠里维西克所设计了世界上第一列真正在轨上行驶的火车。
1879年，德国西门子电气公司研制了第一台电力机车。
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