Si la machine à vapeur est l'icône de la révolution industrielle, son incarnation la plus célèbre est la locomotive à vapeur. L'union des rails de vapeur et de fer a produit les chemins de fer, une nouvelle forme de transport qui a explosé à la fin du XIXe siècle, affectant l'industrie et la vie sociale.
En 1767, Richard Reynolds a créé un ensemble de rails pour déplacer le charbon à Coalbrookdale; ceux-ci étaient initialement en bois mais sont devenus des rails en fer. En 1801, la première loi du Parlement a été adoptée pour la création d'un «chemin de fer», bien qu'à ce stade, c'était un cheval tiré par des chariots sur rails. Le développement de petits chemins de fer dispersés s'est poursuivi, mais en même temps, la machine à vapeur évoluait. En 1801, Trevithic inventa une locomotive à vapeur qui roulait sur les routes, et en 1813, William Hedly construisit Puffing Billy pour une utilisation dans les mines, suivi un an plus tard par le moteur de George Stephenson..
En 1821, Stephenson construisit le chemin de fer Stockton-Darlington en utilisant des rails en fer et de la vapeur afin de briser le monopole local des propriétaires du canal. Le plan initial avait été pour les chevaux de fournir l'énergie, mais Stephenson a poussé pour la vapeur. L'importance de cela a été exagérée, car elle est restée aussi «rapide» qu'un canal (c'est-à-dire lente). La première fois qu'un chemin de fer a utilisé une véritable locomotive à vapeur fonctionnant sur des rails était le chemin de fer Liverpool à Manchester en 1830. C'est probablement le véritable point de repère dans le rail et reflétait l'itinéraire du canal révolutionnaire de Bridgewater. En effet, le propriétaire du canal s'était opposé au chemin de fer pour protéger son investissement. Le chemin de fer Liverpool à Manchester a fourni le modèle de gestion pour un développement ultérieur, créant un personnel permanent et reconnaissant le potentiel du voyage des passagers. En effet, jusqu'aux années 1850, les chemins de fer faisaient plus de passagers que de marchandises.
Dans les années 1830, les compagnies de canaux, confrontées à de nouveaux chemins de fer, ont baissé les prix et ont largement maintenu leurs activités. Les chemins de fer étant rarement connectés, ils étaient généralement utilisés pour le fret et les passagers locaux. Cependant, les industriels se sont vite rendu compte que les chemins de fer pouvaient faire un bénéfice net et, en 1835-1837 et 1844-1848, la création de chemins de fer a connu un tel essor que la «manie des chemins de fer» aurait balayé le pays. Au cours de cette dernière période, 10 000 actes ont créé des chemins de fer. Bien sûr, cette manie a encouragé la création de lignes non viables et en concurrence les unes avec les autres. Le gouvernement a largement adopté une attitude de laisser-faire, mais est intervenu pour tenter d'arrêter les accidents et la concurrence dangereuse. Ils ont également adopté une loi en 1844 ordonnant aux voyageurs de troisième classe de prendre au moins un train par jour, et la Gauge Act de 1846 pour s'assurer que les trains roulaient sur le même type de rails.
Les chemins de fer ont eu un impact majeur sur l'agriculture, car les produits périssables tels que les produits laitiers pouvaient désormais être déplacés sur de longues distances avant d'être non comestibles. Le niveau de vie a augmenté en conséquence. De nouvelles entreprises se sont formées pour exploiter les chemins de fer et tirer parti des possibilités, et un nouvel employeur important a été créé. Au plus fort du boom ferroviaire, une grande partie de la production industrielle britannique a été canalisée vers la construction, stimulant l'industrie, et lorsque le boom britannique s'est apaisé, ces matériaux ont été exportés pour construire des chemins de fer à l'étranger..
Pour que les trains soient programmés, une heure standardisée a été introduite à travers la Grande-Bretagne, ce qui en fait un endroit plus uniforme. Les banlieues ont commencé à se former lorsque les cols blancs ont quitté les centres-villes et certains quartiers populaires ont été démolis pour de nouveaux bâtiments ferroviaires. Les possibilités de voyager se sont élargies, la classe ouvrière pouvant désormais voyager plus loin et plus librement, même si certains conservateurs craignaient que cela ne provoque une révolte. Les communications ont été considérablement accélérées et la régionalisation a commencé à s'effondrer.
L'effet des chemins de fer dans la révolution industrielle est souvent exagéré. Ils n'ont pas provoqué d'industrialisation et n'ont eu aucun impact sur les emplacements changeants des industries car ils ne se sont développés qu'après 1830 et ont d'abord été lents à se propager. Ce qu'ils ont fait, c'est de permettre à la révolution de continuer, de stimuler davantage et de contribuer à transformer la mobilité et les régimes alimentaires de la population..