Um trem expresso chamado Transcontinental Express chega a São Francisco, através da First Transcontinental Railroad, apenas 83 horas e 39 minutos depois de sair da cidade de Nova York.
A primeira ferrovia transcontinental da América do Norte (conhecida originalmente como "Pacific Railroad" e mais tarde como "Overland Route") era uma linha ferroviária contínua de 1.911 milhas (3.075 km) construída entre 1863 e 1869 que conectava a rede ferroviária do leste dos EUA existente no Conselho Bluffs, Iowa com a costa do Pacífico no Oakland Long Wharf na Baía de São Francisco. A linha férrea foi construída por três empresas privadas em terras públicas fornecidas por extensas concessões de terras dos EUA. A construção foi financiada por títulos de subsídios do governo estadual e dos EUA, bem como por títulos hipotecários emitidos pela empresa. A Western Pacific Railroad Company construiu 132 milhas (212 km) de trilhos do terminal oeste da estrada em Alameda/Oakland até Sacramento, Califórnia. A Central Pacific Railroad Company da Califórnia (CPRR) construiu 690 milhas (1.110 km) a leste de Sacramento para Promontory Summit, território de Utah. A Union Pacific Railroad (UPRR) construiu 1.085 milhas (1.746 km) do terminal leste da estrada nos assentamentos do rio Missouri de Council Bluffs e Omaha, Nebraska para o oeste até o Promontory Summit. 1869, quando o presidente da CPRR, Leland Stanford, bateu cerimonialmente no ouro "Last Spike" (mais tarde muitas vezes referido como o "Golden Spike") com um martelo de prata no Promontory Summit. Nos seis meses seguintes, a última etapa de Sacramento à Baía de São Francisco foi concluída. A conexão ferroviária de costa a costa resultante revolucionou o assentamento e a economia do oeste americano. Ele colocou os estados e territórios ocidentais em alinhamento com os estados do norte da União e tornou o transporte de passageiros e mercadorias de costa a costa consideravelmente mais rápido, seguro e menos caro.
Os primeiros passageiros ferroviários transcontinentais chegaram ao terminal ocidental original da Pacific Railroad no Terminal Alameda em 6 de setembro de 1869, onde foram transferidos para o navio a vapor Alameda para o transporte através da Baía de San Francisco. O terminal ferroviário da estrada foi transferido dois meses depois para Oakland Long Wharf, cerca de uma milha ao norte, quando sua expansão foi concluída e aberta para passageiros em 8 de novembro de 1869. O serviço entre São Francisco e Oakland Pier continuou a ser fornecido por balsa .
O CPRR acabou comprando 53 milhas (85 km) de grade UPRR construída de Promontory Summit (MP 828) para Ogden, Utah Territory (MP 881), que se tornou o ponto de intercâmbio entre os trens das duas estradas. A linha transcontinental tornou-se popularmente conhecida como Overland Route, devido ao nome do principal serviço ferroviário de passageiros para Chicago que operou ao longo da linha até 1962.
No transporte ferroviário, um trem é uma série de veículos conectados que percorrem uma linha férrea e transportam pessoas ou mercadorias. A palavra trem vem do francês antigo trahiner, derivado do latim trahere que significa "puxar, desenhar". Os trens são normalmente puxados ou empurrados por locomotivas (muitas vezes conhecidas simplesmente como "motores"), embora alguns sejam autopropulsados, como várias unidades. Passageiros e cargas são transportados em vagões ferroviários, também conhecidos como vagões. Os trens são projetados para uma determinada bitola ou distância entre os trilhos. A maioria dos trens opera em trilhos de aço com rodas de aço, cujo baixo atrito os torna mais eficientes do que outras formas de transporte.
Os trens têm suas raízes nos vagões, que usavam trilhos de trem e eram movidos por cavalos ou puxados por cabos. Após a invenção da locomotiva a vapor no Reino Unido em 1804, os trens se espalharam rapidamente pelo mundo, permitindo que cargas e passageiros se movessem por terra mais rápido e mais barato do que nunca. O trânsito rápido e os bondes foram construídos pela primeira vez no final de 1800 para transportar um grande número de pessoas dentro e ao redor das cidades. Começando na década de 1920, e acelerando após a Segunda Guerra Mundial, as locomotivas a diesel e elétricas substituíram o vapor como meio de força motriz. Com o desenvolvimento de carros, caminhões e extensas redes de rodovias que ofereciam maior mobilidade, além de aviões mais rápidos, os trens diminuíram em importância e participação de mercado, e muitas linhas ferroviárias foram abandonadas. A disseminação de ônibus levou ao fechamento de muitos sistemas de trânsito rápido e bondes durante esse período.
Desde a década de 1970, governos, ambientalistas e defensores dos trens promoveram o aumento do uso de trens devido à sua maior eficiência de combustível e menores emissões de gases de efeito estufa em comparação com outros modos de transporte terrestre. O trilho de alta velocidade, construído pela primeira vez na década de 1960, provou ser competitivo com carros e aviões em distâncias curtas e médias. O transporte ferroviário de passageiros cresceu em importância desde a década de 1970 como uma alternativa às rodovias congestionadas e um meio de promover o desenvolvimento, assim como o trem leve no século XXI. Os trens de carga continuam sendo importantes para o transporte de mercadorias a granel, como carvão e grãos, além de serem um meio de reduzir o congestionamento do tráfego rodoviário por caminhões de carga.
Enquanto os trens convencionais operam em trilhos relativamente planos com dois trilhos, existem vários trens especializados que são significativamente diferentes em seu modo de operação. Os monotrilhos operam em um único trilho, enquanto os funiculares e as ferrovias de cremalheira são projetados exclusivamente para atravessar encostas íngremes. Trens experimentais, como maglevs de alta velocidade, que usam levitação magnética para flutuar acima de uma guia, estão em desenvolvimento na década de 2020 e oferecem velocidades mais altas do que os trens convencionais mais rápidos. O desenvolvimento de trens que usam combustíveis alternativos, como gás natural e hidrogênio, é outro desenvolvimento do século XXI.