Những chuyến tàu đầu tiên được kéo bằng dây thừng, chạy bằng trọng lực hoặc kéo bằng ngựa, nhưng từ đầu thế kỷ 19 hầu như tất cả các chuyến tàu đều chạy bằng đầu máy hơi nước. Từ những năm 1910 trở đi, đầu máy hơi nước bắt đầu được thay thế bằng đầu máy diesel và điện; mặc dù các dạng động cơ mới này phức tạp và đắt tiền hơn nhiều so với năng lượng hơi nước, nhưng chúng ít tốn công hơn và sạch hơn. Đồng thời, các phương tiện tự hành nhiều đơn vị (cả diesel và điện) đã được sử dụng rộng rãi hơn nhiều trong dịch vụ hành khách. Vào những năm 1970, hầu hết các quốc gia đã hoàn thành việc động cơ hóa đầu máy xe lửa sử dụng hàng ngày. Đầu máy hơi nước vẫn được sử dụng trong các tuyến đường sắt di sản hoạt động ở nhiều quốc gia với mục đích giải trí và đam mê.[cần dẫn nguồn]

Lực kéo bằng điện khiến chi phí vận hành trung bình trên mỗi dặm tàu thấp hơn nhưng với chi phí ban đầu cao hơn, điều này chỉ có thể hợp lý trên các tuyến giao thông cao. Mặc dù chi phí cho mỗi dặm xây dựng cao hơn nhiều, nhưng sức kéo bằng điện vẫn khả thi hơn trong quá trình vận hành vì chi phí nhập khẩu động cơ diesel cao hơn đáng kể. Tàu điện nhận dòng điện qua đường dây trên không hoặc qua hệ thống điện đường sắt thứ ba.

Một công nghệ đang phát triển là pin nhiên liệu, kết hợp lợi thế của việc không cần hệ thống điện tại chỗ, với ưu điểm là nó vận hành không phát ra khí thải. Tuy nhiên, một trở ngại là chi phí ban đầu đáng kể liên quan đến xe chạy pin nhiên liệu.[3]