自史蒂芬逊后，蒸汽机车迎来了它的辉煌时期。在它的诞生地英国自是不必说了。在其他地方，蒸汽机车也得到了飞速发展。特别值得一提的是美国。
我们知道：美国是个年轻的移民国家。美国人似乎永远朝气蓬勃，对新生事物永远充满浓厚的兴趣，而且特别喜好创新和冒险。当蒸汽机车从欧洲传入幅员辽阔的北美大陆后，新的铁路公司如雨后春笋般一家家建起来。铁路开始像蛛网一样布满美洲大陆。到1836年时长度已达2036千米。同年英国才只有720千米。到1860年时，美国的铁路长度竟达到4800千米，24年翻了一番。同时，美国人并不是在简单地模仿。他们给机车的司机室装上了顶棚和四壁，并装上了汽笛这种类似于汽车喇叭的东西。最重要的是他们发明了转向架。我们可以设想一下：当所带货物增加时，车轮必然增加，若没有转盘，在转弯时机车很容易出轨。有了这个转盘，机车便可拖上长长的车厢像蛇一样灵活地在铁路上行驶了。在美国，还出现过一种地地道道的“美式机车”。这种机车的前端装有像推土机的铲子一样的排障器，用以排除横在铁路上的过去在美洲大陆常见的野牛一类的动物。
到19世纪末，蒸汽机车的发展到了顶峰。尽管人们不断地努力改进，但蒸汽机车本身功率小，热效率低，而且蒸汽机车的速度达到每小时80～100千米后再也难以提高了。这也就意味着它该被新的机车淘汰了。实际上，没有什么东西能够永远辉煌。当它发展到顶峰时，也就意味着它快被淘汰了。当20世纪到来的时候，蒸汽机车便逐渐完成了它的历史使命，以它的慢速度向博物馆开去了。而铁路运输开始了电力机车和内燃机车的新时代。
事实上，最早的电力机车和内燃机车都出现在上个世纪。电力机车先于内燃机车。说到德国的西门子公司，恐怕很多人都知道。这是一家历史悠久、世界闻名的公司。第一台电力机车就是由这家公司和哈尔斯公司在1879年5月制成并展出的。因为是试验展览性的，所以轨道做成椭圆形，长只有大约300米，由电压为150伏的直流电通过中间第三轨供2台2000瓦的直流电动机驱动机车。以后这两家公司又进行了许多新的努力。在美国，大发明家爱迪生也曾致力于这方面的研究。但是，找到安全有效的供电方式的是法国人。他们采取的办法是架空导线供电，就像我们现在看到的无轨电车一样。有了这样的架空线，就可以安全地提高供电电压和功率了。另外，由于对交流电研究的深入，用交流电来牵引机车也成为令人感兴趣的问题。
电力机车真正进入实用阶段是20世纪的事。1903年，德国人用西门子公司和美国通用电气公司联合制造的三相交流电动机，在23千米长的电气化铁路上创造了时速200千米的记录。从此，电力机车的许多优于蒸汽机车的地方逐渐显露出来。我们知道，蒸汽机车烧煤，所以它必须带上足够数量的沉重的煤作为燃料，这就使得它的有效载荷变小了许多。同时，还得有专人不断地往炉子里加煤，这可不是什么好差事。此外，燃烧煤产生大量的浓烟，它只能把燃烧的煤的热能的5%用到牵引机车上。而发电厂则可把大约30%的热能转化为电能，且电能传输只需沿铁路架设导线即可。这就使得机车不必把大量的载荷用于载煤。更重要的是：电力机车更容易提高功率。正是由于这些原因，电力机车得到了长足的发展。
但十全十美是不可能的，电力机车的地上设施花费太高，如果某条铁路线并不繁忙的话，用电力机车就显得不经济。这正好可由内燃机车来弥补。
自德国人鲁道夫·狄塞尔于1892年发明柴油机后，德国人首先于1894年造出了世界上第一台内燃机车。而内燃机车真正地进入实用则是本世纪20年代以后的事了。
柴油机车具有先天的优越性。它的造价虽然比蒸汽机车贵了一倍，但运行费用却是蒸汽机车的40%，重要的是：它既节能又可将功率做得很大。比如美国通用汽车公司在1969年造的DDA40X型内燃机车，牵引功率达到6600马力。而且我们还知道：携带柴油机比携带同等重量的煤方便而且行驶的距离要长得多。同时，烧柴油比烧煤的工作环境干净得多。正是由于这些先天的优越性，所以内燃机车一旦投入使用，便显示出强大的生命力和明显的优势。世界各国竞相使铁路牵引动力内燃机化。在这方面走在前面而且做得最好的是美国。美国在1925年出现了第一台正式使用的内燃机车，这辆车直到1957年才进博物馆。二战后，由于油价低，而且战争使得内燃机工业得到空前的发展，美国人利用这个机会迅速实现了内燃机化。到60年代初，蒸汽机车已被淘汰。还出现了一种用柴油机驱动发电机使机车运行的机车。在美国，这种长途列车是最经济的。与此同时，英国等国也积极实现内燃机化，到1962年，英国便停止生产蒸汽机车了。
我国自1881年制造出第一台蒸汽机车“龙”号后，铁路运输虽然有不小的发展，但与其他国家相比，差得太远了。到1958年才由大连机车车辆厂制造出第一台“东风”型内燃机车。直到前几年，才将最后一台蒸汽机车开进博物馆。而我国的第一台在铁路干线上运行的电力机车是1958年制造的“韶山—Ⅰ”型。
