1860. gadā, kad ekspluatācijā nodeva Sanktpēterburgas–Varšavas dzelzceļa iecirkni līdz Daugavpilij, pa Latvijas zemi sāka ripot pirmie vilcieni un Roberta Stīvensona fabrikā tika izgatavotas pirmās tvaika lokomotīves Rīgas–Daugavpils (Dinaburgas) dzelzceļa līnijas vajadzībām. Rīgas–Daugavpils dzelzceļa līnijas izbūves iniciatīva pieder Rīgas Biržai, kuras mērķis bija attīstīt Rīgas ostu un rūpniecību. Šo dzelzceļa līniju atklāja 1861. gada 12. septembrī, un tā lika pamatu tālākai dzelzceļa tīkla attīstībai Latvijā.
Līdz 1. pasaules kara sākumam Latvijas teritorijā uzbūvēto sliežu ceļu kopgarums sasniedza 1 941 km. To lielākā daļa bija saistīta ar ostām. Svarīgākās dzelzceļa līnijas savienoja Rīgu ar Krievijas pilsētu Orlu, Liepāju ar Ukrainas Romniem, Ventspili ar Maskavu. Nozīmīgas bija arī Rīgas–Mažeiķu, Rīgas–Tukuma un Rīgas–Pleskavas dzelzceļa līnija. Vēl 19. un 20. gs. mijā vilciens bija vienīgais mehāniskais sauszemes transportlīdzeklis.
1. pasaules kara gados Latvijā izbūvēja vēl 822 km sliežu ceļu – galvenokārt šaursliežu dzelzceļus frontes apkalpošanas vajadzībām. Visi platsliežu dzelzceļi Kurzemē un Zemgalē tika pārbūvēti atbilstoši Rietumeiropas sliežu ceļu platumam (1 435 mm), savukārt Vidzemē un Latgalē to platums netika mainīts (1 524 mm). Pēc kara tas ļāva no Rīgas bez pārsēšanās ceļot gan uz Rietumeiropas valstīm, gan uz Igauniju un Krieviju.
1919. gadā darbu sākot Latvijas Dzelzceļu virsvaldei, tika atjaunoti kara gados izpostītie sliežu ceļi un tilti un sakārtota plašā dzelzceļu saimniecība. 1925.–1929. gadā uzbūvēts Liepājas–Glūdas dzelzceļš, bet turpmākajos gados – dzelzceļa līnijas Rīga–Rūjiena, Rīga–Ērgļi, Madona–Lubāna, Liepāja–Kuldīga, Sita–Rēzekne, Krustpils–Jēkabpils, Pakalnieši–Kūdupe, Ventspils–Dundaga u.c. 1938. gadā ekspluatējamo sliežu ceļu kopgarums sasniedza 3 350 km un Latvija dzelzceļa tīkla blīvuma ziņā attiecībā pret iedzīvotāju skaitu bija otrajā vietā Eiropā, kļūdama par vienu no Eiropas dzelzceļa lielvalstīm. Te būvēja pasažieru un preču vagonus, izgatavoja lokomotīves un motorvagonus, signalizācijas un sakaru ierīces, sliedes, kā arī citu dzelzceļa aprīkojumu. Pieauga pasažieru vilcienu kustības ātrums, uz daudzām maģistrālajām dzelzceļa līnijām sasniedzot 100 km/h. Tika uzbūvētas vairāk nekā 120 jaunas un plašas staciju ēkas un daudzi tilti.
2. pasaules kara gados sliežu ceļi, tilti, ritošais sastāvs un daudzas staciju ēkas tika izpostītas vai iznīcinātas. Latvijas dzelzceļa saimniecības atjaunošanai tika izmantoti nozīmīgi resursi. Vienlaikus tika uzsākta dzelzceļu elektrifikācija – 1950. gadā starp Rīgu un Dubultiem sāka kursēt elektrovilcieni, atsevišķos maršrutos – dīzeļvilcieni. 20. gs. 60. un 70. gados tvaika lokomotīves tika nomainītas ar dīzeļlokomotīvēm, palielinājās kravu pārvadājumu apjoms. Savukārt sakarā ar autotransporta attīstību un jaunu ceļu un šoseju būvniecību tika likvidēts vairākums šaursliežu dzelzceļa līniju. Kopš 1963. gada dzelzceļus Latvijas teritorijā pārraudzīja Baltijas Dzelzceļa pārvalde.
1991. gadā nodibinot valsts uzņēmumu "Latvijas dzelzceļš", tā rīcībā tika nodoti 2 397 km vispārējas lietošanas dzelzceļa līniju, 420 dīzeļlokomotīvju, 68 elektrovilcienu un dīzeļvilcienu sastāvi un cits dzelzceļa aprīkojums. Mūsdienās dzelzceļu infrastruktūru Latvijā pārvalda VAS "Latvijas dzelzceļš", savukārt pasažieru un kravu pārvadājumus pa tiem atbilstoši Eiropas Savienības praksei nodrošina vairāki komersanti.
