Als de stoommachine het pictogram van de industriële revolutie is, is de beroemdste incarnatie de stoomaangedreven locomotief. De combinatie van stoom- en ijzeren rails produceerde de spoorwegen, een nieuwe vorm van transport die in de late negentiende eeuw een hoge vlucht nam en gevolgen had voor de industrie en het sociale leven.
In 1767 creëerde Richard Reynolds een reeks rails voor het verplaatsen van steenkool in Coalbrookdale; deze waren aanvankelijk hout maar werden ijzeren rails. In 1801 werd de eerste parlementaire wet aangenomen voor de oprichting van een 'spoorweg', hoewel het op dit punt een paard was dat karren over rails trok. Kleine, verspreide spoorwegontwikkeling ging door, maar tegelijkertijd evolueerde de stoommachine. In 1801 vond Trevithic een stoomaangedreven locomotief uit die op wegen reed, en 1813 bouwde William Hedly Puffing Billy voor gebruik in mijnen, een jaar later gevolgd door de motor van George Stephenson.
In 1821 bouwde Stephenson de Stockton naar Darlington spoorweg met behulp van ijzeren rails en stoomkracht met als doel het lokale monopolie van de kanaaleigenaren te doorbreken. Het aanvankelijke plan was dat paarden de energie zouden leveren, maar Stephenson drong aan op stoom. Het belang hiervan is overdreven, omdat het nog steeds zo "snel" bleef als een kanaal (d.w.z. langzaam). De eerste keer dat een spoorweg een echte stoomlocomotief gebruikte die op rails reed, was de spoorweg van Liverpool naar Manchester in 1830. Dit is waarschijnlijk de ware mijlpaal in het spoor en weerspiegelde de route van het baanbrekende Bridgewater Canal. De eigenaar van het kanaal had zich inderdaad tegen de spoorweg verzet om zijn investering te beschermen. De spoorweg van Liverpool naar Manchester zorgde voor de managementblauwdruk voor latere ontwikkeling, het creëren van permanent personeel en het herkennen van het potentieel van reizigersreizen. Inderdaad, tot de jaren 1850 verdienden de spoorwegen meer van passagiers dan van vracht.
In de jaren 1830 verlaagden kanaalbedrijven, uitgedaagd door nieuwe spoorwegen, hun prijzen en hielden ze grotendeels hun bedrijf. Omdat spoorwegen zelden werden verbonden, werden ze over het algemeen gebruikt voor lokale vracht en passagiers. Industriëlen realiseerden zich echter al snel dat spoorwegen een duidelijke winst konden maken, en in 1835-37 en 1844-48 was er een enorme groei in de aanleg van spoorwegen waarvan werd gezegd dat 'spoorwegmanie' het land zou hebben veroverd. In deze latere periode waren er 10.000 handelingen die spoorwegen creëerden. Natuurlijk moedigde deze manie het creëren van lijnen aan die niet levensvatbaar waren en met elkaar concurreren. De regering nam grotendeels een laissez-faire-houding aan, maar kwam tussenbeide om ongevallen en gevaarlijke concurrentie te stoppen. Ze hebben ook in 1844 een wet aangenomen waarin wordt bepaald dat reizen van de derde klasse op minstens één trein per dag moet rijden, en de Gauge Act van 1846 om ervoor te zorgen dat de treinen op hetzelfde soort rails reden.
Spoorwegen hadden een grote impact op de landbouw, omdat bederfelijke goederen zoals zuivelproducten nu over lange afstanden konden worden verplaatst voordat ze niet eetbaar waren. De levensstandaard steeg hierdoor. Nieuwe bedrijven werden gevormd om zowel spoorwegen te exploiteren als te profiteren van de mogelijkheden, en een belangrijke nieuwe werkgever werd gecreëerd. Op het hoogtepunt van de spoorwegboom, werden enorme hoeveelheden industriële productie van Groot-Brittannië naar de bouw geleid, waardoor de industrie een boost kreeg, en toen de Britse boom afnam, werden deze materialen geëxporteerd om spoorwegen in het buitenland te bouwen.
Om treinen in te plannen, werd een gestandaardiseerde tijd in Groot-Brittannië geïntroduceerd, waardoor het een meer uniforme plaats werd. Voorsteden begonnen zich te vormen toen bedienden uit de binnensteden vertrokken, en sommige arbeiderswijken werden afgebroken voor nieuwe spoorgebouwen. De mogelijkheden om te reizen werden groter omdat de arbeidersklasse nu verder en vrijer kon reizen, hoewel sommige conservatieven zich zorgen maakten dat dit een opstand zou veroorzaken. De communicatie is enorm versneld en de regionalisering begon te mislukken.
Het effect van spoorwegen in de industriële revolutie is vaak overdreven. Ze veroorzaakten geen industrialisatie en hadden geen invloed op de veranderende locaties van industrieën, omdat ze zich pas na 1830 ontwikkelden en aanvankelijk langzaam aansloegen. Wat ze deden was de revolutie laten doorgaan, verdere stimulansen geven en helpen om de mobiliteit en de voeding van de bevolking te transformeren.