كان بالقاطرات الأولى عيوب كثيرة حتى عام 1829م حين بنى ستيفنسون الصاروخ ليكون أول قاطرة حقيقية ناجحة. وقد نجح الصاروخ لأنه كان أول قاطرة تم تصميمها وبناؤها باستخدام ماسورة لفح ومرجل متعدد الأنابيب.
القاطرات البخارية قامت بسحب كل القطارات تقريبًا قبل اختراع الديزل. واليوم لاتزال القاطرة البخارية كالتي في الصورة أعلاه في خدمة القطارات في بعض أجزاء العالم.
وقد بنيت خطوط السكك الحديد في كل أنحاء العالم خلال القرن التاسع عشر الميلادي. وطوّر كثير من المهندسين المهرة القاطرات البخارية حتى تستطيع جر أحمال أكبر، وتسير على نحو أسرع، وتعمل بكفاءة أكبر. وكانت المحركات ذات عجلات القيادة الكبيرة تصل إلى سرعات عالية. وبعد ذلك قام المهندسون بوضع عجلات أصغر متصل بعضها ببعض لتعطي قوة سحب أكبر. وكذلك تمكنوا من وضع مراجل فوق العجلات الصغيرة.
وفي البداية كانت خطوط السكك الحديدية تؤخذ بأبعاد مناسبة. ولكن بنهاية القرن التاسع عشر الميلادي صنعت غالبية طرق السكك الحديدية في أوروبا، وشمال أمريكا بأبعاد قياسية. ونتيجة لذلك فإن القاطرات التي تصنع في بلد ما تباع وتستخدم في أي بلد آخر. ولكن خطوط السكك الحديدية ذات الأبعاد الضيقة لاتزال تبنى وتستخدم في البلاد الجبلية. وبحلول الثلاثينيات من القرن التاسع عشر الميلادي وصلت القاطرات البخارية ذروة التطور الميكانيكي. بعد ذلك اختلفت القاطرات من ناحية الحجم فقط.
وقد بُنيت أولى القاطرات الكهربائية قرب نهاية القرن التاسع عشر الميلادي. وساهم كثيرون في تطويرها. وبَنت شركة سيمنز وهالسك الألمانية أول قاطرة كهربائية تعمل بصورة صحيحة عام 1879م، واختبر توماس أديسون أول نموذج له عام 1880م. وفي عام 1895م بدأت أولى القاطرات الكهربائية تعمل بصورة منتظمة على خطوط رئيسية في الولايات المتحدة. والقاطرات الكهربائية هي الوحيدة التي تستخدم في خطوط السكك الحديدية الممتدة تحت الأرض.