thumb|right|240px|Passage d'une Flying Scotsman et de son convoi approchant de Clapham près de Londres.
Le réseau ferroviaire de Grande-Bretagne, le principal territoire du Royaume-Uni, est le plus ancien au monde. Le réseau est originellement construit à partir de tronçons épars exploités par de petites compagnies privées. Ces tronçons se développent pendant le boom des chemins de fer des années 1840 et finissent par constituer un réseau national, même s'ils demeurent toujours exploités par des dizaines de compagnies en concurrence. Au cours du et au début du , celles-ci fusionnent ou sont achetées par des concurrents jusqu'à ce que seulement une poignée de compagnies plus importantes subsistent. Le réseau tout entier est placé sous le contrôle du gouvernement pendant la Première Guerre mondiale, on s'apercevra que le regroupement et la planification présentent un certain nombre d'avantages. Cependant, le gouvernement résiste à l'appel de la nationalisation du réseau. En 1923, presque toutes les compagnies restantes sont regroupées dans ce que l'on appelle alors « The Big Four » (Les quatre grandes) : la Great Western Railway, la London and North Eastern Railway, la London, Midland and Scottish Railway et la Southern Railway. « The Big Four » sont des sociétés par action et elles continuent à faire fonctionner le réseau jusqu'au .
À partir de 1948 « The Big Four » sont nationalisées afin de former la société British Railways. Bien que le service ne subisse que très peu de changements initiaux, le trafic augmente et le réseau devient rentable. Le nombre décroissant de passagers et les pertes financières de la fin des années 1950 et du début des années 1960 entraînent cependant la fermeture de lignes principales et des petites gares (plan de restructuration « Beeching Axe »). Les services aux passagers resurgissent avec l'introduction de trains inter-villes à grande vitesse dans les années 1970. Au cours des années 1980, le gouvernement réduit une grande partie des financements et les tarifs du rail augmentent donc plus vite que l'inflation. L'exploitation du réseau devient en outre plus rentable. British Rail est finalement privatisée entre 1994 et 1997. La société Railtrack devient propriétaire des voies et de l'infrastructure alors que l'exploitation des services voyageurs est confiée à différentes compagnies privées (26 à l'origine). Le service de fret est lui aussi vendu immédiatement. Le nombre de passagers transportés dépasse alors celui de la fin des années 1940. L'accident ferroviaire de Hatfield, survenu en , déclenche toutefois toute une série d'événements dont il résulte un effondrement complet de Railtrack et son remplacement par Network Rail, une compagnie de statut privé à but non lucratif et contrôlée par l'État. Entre-temps, la Grande-Bretagne, avec notamment la construction du tunnel sous la Manche en 1994, développe la grande vitesse ferroviaire.
Avant 1830 : les pionniers du rail thumb|left|200px|Le premier service de voyageurs à Oystermouth en 1807.
Même si l'idée de faire passer des chariots de fret dans des chemins de pierre dotés d'ornières remonte à la Grèce antique, les wagonnets sur rails en bois trouvent leurs origines dans l'Allemagne du et la première utilisation de locomotives à vapeur a lieu en Grande-Bretagne. Les premières « routes ferrées » sont alors droites et construites à partir de poutres parallèles formant des rails sur lesquelles des chariots sont tirés par des chevaux. Ceux-ci perdurent jusqu'en 1793 quand Benjamin Outram construit un « tramway » long de sur des rails en fonte en forme de L. Ces rails deviennent obsolètes quand William Jessop commence à produire des rails en fonte sans rebords de guidage (les roues des chariots avaient des boudins de roue à la place).. La fonte étant fragile, les rails avaient tendance à se briser facilement. Par conséquent, en 1820, John Birkinshaw introduit les rails en fer forgé, qui sont alors utilisés. La toute première ligne de chemin de fer transportant des voyageurs est ouverte par la Oystermouth Railway en 1807, utilisant des charrettes tirées par des chevaux sur une ligne de tramway existante. Pourtant, trois ans auparavant, Richard Trevithick conçoit la première locomotive à vapeur (sans nom) à rouler sur des rails lisses.
Et le de cette même année, de fer ainsi que 60 personnes désireuses de prendre part au convoi sont ainsi tractées par cette locomotive dans le Pays de GallesArchives sur la vapeur et ses ingénieurs dans les chemins de fer.
La première locomotive à vapeur exploitée commercialement avec succès est cependant la Salamanca, construite en 1812 par John Blenkinsop et Matthew Murray pour l'écartement de des voies de la Middleton Railway. La Salamanca était une locomotive à crémaillère: une roue dentée étant conduite par deux cylindres imbriqués au sommet de la chaudière à tube-foyer central, ce qui lui facilitait l'adhérence et la traction de convois lourds : d'une masse de , elle pouvait en tracter jusqu'à 90. Ce modèle de locomotive fut utilisé durant une vingtaine d'années.
Entre-temps, en 1813, les ingénieurs William Hedley et Timothy Hackworth conçoivent la Puffing Billy, une locomotive destinée à être utilisée sur les lignes de tramway reliant Stockton à Darlington. Un an plus tard, George Stephenson amène une amélioration avec sa première locomotive. La Blücher est à présent la première à utiliser des roues à collerette unique. Cette réalisation convainc les commanditaires du chemin de fer de Stockton et Darlington de nommer Stephenson ingénieur de la ligne en 1821. Alors que le matériel était originellement prévu pour être tiré par des chevaux, Stephenson fait en sorte que des engins à vapeur puissent circuler sur la voie. L'acte du parlement autorisant la construction de la ligne est alors amendé pour permettre l'utilisation de locomotives à vapeur et le transport de passagers. La ligne longue de , inaugurée le avec la Locomotion n° 1 de Stephenson, est la première au monde permettant le transport commercial de passagers avec des locomotives à vapeur.
En 1827, Timothy Hackworth, nommé surintendant de la Stockton and Darlington Railway par Stephenson, conçoit la Royal George, locomotive alors considérée comme la plus puissante de son époque. Deux années plus tard, en 1829, le concours de Rainhill entraîne une importante évolution des locomotives. L'on y retrouve alors en compétition la Novelty, la Perseverance, la Cycloped, la Sans Pareil et la Rocket. Seule cette dernière arrive à terminer toutes les épreuves du concours.
De 1830 à 1922 : débuts du développement ferroviaire thumb|240px|left|La gare d'Euston et ses marquises de fer forgé en 1837. À noter les voitures à ciel ouvert.
Les premiers chemins de fer publics sont mis en place en tant que simples relations ferroviaires locales et sont alors exploités par de petites compagnies de chemin de fer privées. Avec une rapidité croissante, de plus en plus de lignes sont construites, souvent sans même se soucier de leur éventuel potentiel de trafic. En termes d'exemple, Londres est reliée à Birmingham en 1838.. Les années 1840, marquées par la Railway mania, sont de loin la plus importante décennie en matière de croissance ferroviaire en Grande-Bretagne. En 1840, le réseau ferré comprend de lignes peu nombreuses et plutôt dispersées. Mais dix ans plus tard, pratiquement tout un réseau est établi, avec plus de de lignes. La grande majorité des villes et des villages britanniques disposent alors d'une connexion ferroviaire, et parfois même jusqu'à deux ou trois. Au cours des , la plupart des toutes premières compagnies ferroviaires indépendantes se regroupent ou sont rachetées par des concurrents, jusqu'à ce qu'une poignée seulement de grandes entreprises subsiste (c'est la Railway mania)..
La période a également vu une augmentation constante de l'implication du gouvernement britannique, notamment en matière de sécurité. La « loi pour la réglementation des chemins de fer » Archive sur railwaysarchives.co.uk a habilité la Chambre de commerce à nommer des inspecteurs des chemins de fer. La Railway Inspectorate est ainsi créée en 1840 afin d'en savoir davantage sur les causes des accidents, et de donner des recommandations afin de les éviter. Dès 1844, un projet de loi avancé devant le Parlement britannique suggère le rachat par l'État des chemins de fer, qui n'est pas adopté. Mais ce projet a néanmoins conduit à l'introduction de normes concernant la construction de voitures voyageurs Archive sur railwaysarchive.co.uk ainsi que l'ajout obligatoire d'un minimum d'accommodation pour les voitures (les Parliamentary trains) à ciel ouvert.
thumb|right|260px|Le Pont du Forth en 1890.
La course du ferroviaire amène comme partout ailleurs à concevoir des tunnels ou viaducs particulièrement délicats à réaliser. Il en va ainsi pour le pont du Forth au nord d'Édimbourg en Écosse. Une compagnie entière, la Forth Bridge Railway Company, est créée pour en superviser la conception et la réalisation, qui aura nécessité au total près d'une dizaine d'années, entre 1880 et le Histoire du Forth Bridge, jour de son inauguration par le prince de Galles en personne. À noter également la présence pour l'évènement de son fils le futur roi Georges V et des représentants des chemins de fer étrangers, parmi lesquels Gustave Eiffel Blood-red wonder of a golden age Article d’Alex Salmond dans The Scotsman du 8 avril 2006..
La fin du marque également les débuts de l'électrification en Grande-Bretagne, offrant de nombreux avantages en comparaison à la traction vapeur, notamment en matière d'accélération rapide (idéale pour les trains urbains – métro – et les trains de banlieue) ainsi que de puissance (lourds convois de fret dans les zones vallonnées et montagneuses). Ainsi de nombreux systèmes apparaissent dès les premières années du , préconisant pour la plupart notamment l'utilisation d'un troisième rail et d'assez faibles tensions (de 500 à CC) comparées à celles utilisées jusqu'alors (de CC et AC).
L'ensemble du réseau ferré britannique est finalement placé sous le contrôle du gouvernement durant la Première Guerre mondiale, cette fusion et la nouvelle planification révélant nombre d'avantages. Les députés conservateurs de la coalition gouvernementale ont toutefois résisté aux appels lancés pour la nationalisation des chemins de fer en 1921. À noter que le premier appel de ce genre avait déjà été proposé par William Ewart Gladstone, Premier ministre britannique, dès les années 1830.
De 1923 à 1947 : « The Big Four » Le , à travers le , presque toutes les compagnies ferroviaires sont regroupées dans les Big Four (les « Quatre grandes », en référence aux quatre plus grandes compagnies de chemin de fer présentes de l'époque) : La Great Western Railway (GWR), la London and North Eastern Railway (LNER), la London, Midland and Scottish Railway (LMS) et la Southern Railway (SR) Le Railways Act 1921. D'autres lignes, opérant sous le statut de joint railways (compagnies contrôlées par plus d'une compagnie dans ses activités) ne sont pas rattachées aux Big Four ; il s'agit notamment de la Somerset and Dorset Joint Railway et de la Midland and Great Northern Joint Railway. Les Big Four étaient des sociétés par actions publiques et ont continué à exploiter les chemins de fer au Royaume-Uni jusqu'au . thumb|right|230px|La Class A4 4468 Mallard, détentrice du record mondial de vitesse vapeur, conservée au British National Railway Museum.