Outro inglês, John Blenkinsop, construiu uma locomotiva em 1812 que usava dois cilindros verticais que movimentavam dois eixos, unidos a uma roda dentada que faziam accionar uma cremalheira. Esta máquina usava também trilhos de ferro-fundido, que vieram substituir definitivamente os trilhos em madeira usados até aí. Estes trilhos ou linhas de madeira tinham sido desenvolvidos na Alemanha por volta do ano de 1550, serviam carruagens que eram puxadas por animais, principalmente por cavalos mas também, por vezes, à força de braços.
No entanto, o passo maior para o desenvolvimento da locomotiva e por consequência do comboio, seria dado por George Stephenson. Este inglês, mecânico nas minas de Killingworth, construiu a sua primeira locomotiva a quem chamou Blucher, corria o ano de 1814. A Blucher, que se destinava ao transporte dos materiais da mina, conseguiu puxar uma carga de trinta toneladas à velocidade de 6 quilómetros por hora. Stephenson viria a construir a primeira linha férrea Stockton and Darlington Railway, entre Stockton-on-Tees e a região mineira de Darlington, que foi inaugurada em 27 de Setembro de 1825 e tinha 61 km de comprimento; quatro anos mais tarde, foi chamado a construir a linha férrea entre Liverpool e Manchester. Nesta linha foi usada uma nova locomotiva, baptizada Rocket, que tinha uma nova caldeira tubular inventada pelo engenheiro francês Marc Seguin e já atingia velocidades da ordem dos 30 km/hora.
No início do século XIX, as rodas motrizes passaram a ser colocadas atrás da caldeira, permitindo desta forma aumentar o diâmetro das rodas e, consequentemente, o aumento da velocidade de ponta. O escocês James Watt, com a introdução de várias alterações na concepção dos motores a vapor, designadamente na separação do condensador dos cilindros, muito contribuiu também para o desenvolvimento dos caminhos de ferro.
Num ápice, as locomotivas passaram do vapor à electricidade. No dia 31 de Maio de 1879, Werner von Siemens apresentou na Exposição Mundial de Berlim a primeira locomotiva eléctrica. No entanto, o seu desenvolvimento só foi significativo a partir de 1890, mantendo-se a sua utilização até aos dias atuais.
Antes do meio do século XX, as locomotivas eléctricas e a diesel começaram a substituir as máquinas a vapor. No fim da década de 1960, a maioria dos países já tinha substituído a totalidade das locomotivas a vapor em serviço. Outros projectos foram desenvolvidos e experimentados, como as locomotivas com turbinas a gás, mas muito pouco utilizados.
Já no fim do século XX na América do Norte e na Europa o uso regular das locomotivas a vapor estava restrito aos trens com fins turísticos ou para entusiastas do comboio. No México, o vapor manteve-se com uso comercial até fins da década de 1970. Da mesma forma ocorrreu localizadamente no Brasil, onde no sul do país a Estrada de Ferro Tereza Cristina ainda operou essas máquinas até 1994. Locomotivas a vapor, continuam a ser usadas regularmente na China onde o carvão é muito mais abundante do que o petróleo. A Índia trocou o vapor pelo diesel e pela electricidade na década de 1990. Em algumas zonas montanhosas o vapor continua a ser preferido ao diesel, por ser menos afectado pela reduzida pressão atmosférica.
A Locomotiva a vapor é uma locomotiva propulsionada por um motor a vapor que compõe-se de três partes principais: a caldeira, produzindo o vapor usando a energia do combustível, a máquina térmica, transformando a energia do vapor em trabalho mecânico e a carroçaria, carregando a construção. O vagão-reboque (também chamado "tender") de uma locomotiva a vapor transporta o combustível e a água necessários para a alimentação da máquina.
O motor a vapor, que é chamado de máquina a vapor costumeiramente refere-se também a turbina a vapor outro tipo de máquina térmica que exploram a pressão do vapor. Todas as máquinas térmicas funcionam baseadas no princípio de que o calor é uma forma de energia, ou seja, pode ser utilizado para produzir trabalho, e seu funcionamento obedece às leis da termodinâmica. Embora a invenção do motor de combustão interna no final do século XIX parecesse ter tornado obsoleta a máquina a vapor, ela ainda hoje é muito utilizada, por exemplo, nos reatores nucleares que servem para produzir energia elétrica.
No caso da máquina a vapor, o fluido de trabalho é o vapor de água sob alta pressão e a alta temperatura. O funcionamento da turbina a vapor baseia-se no principio de expansão do vapor, gerando diminuição na temperatura e energia interna; essa energia interna perdida pela massa de gás reaparece na forma de energia mecânica, pela força exercida contra um êmbolo. Há diversas classificações possíveis para as turbinas a vapor, mas a mais comum é dividi-las entre:
O fato do vapor não passar por um condensador ao sair da turbina, ocasiona a perda de potencia da turbina. Ele deixa a turbina ainda com certa pressão e temperatura e pode ser aproveitado em outras etapas de uma planta de processo químico, seja em aquecedores, destiladores, estufas, ou simplesmente é lançado na atmosfera. Este tipo é muito usado para acionamento ou cogeração de energia, em usinas petroquímicas, navios, plataformas de petróleo, etc...embora seja o sistema mais primitivo de captação de energia.
Caldeira é um recipiente metálico cuja função é, entre muitas, a produção de vapor através do aquecimento da água. As caldeiras produzem vapor para alimentar máquinas térmicas, autoclaves para esterilização de materiais diversos, cozimento de alimentos e de outros produtos organicos, calefação ambiental e outras aplicações do calor utilizando-se o vapor.
Máquinas térmicas são máquinas que realizam trabalho e lidam com a variação de temperatura. Normalmente, as máquinas térmicas retiram calor da fonte quente e transferem-no para a fonte fria, o que define sua eficiência. Uma máquina térmica tem maior eficiência se transforma mais calor em trabalho, transferindo, portanto, menos calor na fonte fria.
As máquinas térmicas utilizam energia na forma de calor (gás ou vapor em expansão térmica) para provocar a realização de um trabalho mecânico. Por isso o cilindro com pistão móvel é um dos principais componentes dessas máquinas: o gás preso dentro do cilindro sob pressão, quando aquecido, expande-se, deslocando o pistão e realizando trabalho.
Apesar dos diferentes tipos de máquinas térmicas, todas recebem calor de uma fonte quente (reator nuclear, coletor de energia solar, fornalha a combustível, etc), rejeitam o calor que não foi usado para um reservatório chamado fonte fria e funcionam por ciclos.
Carroçaria é a estrutura que envolve um determinado veículo e que, geralmente, define a sua forma.