解決這一難題的辦法有兩種，一是建高架鐵路；二是建設地鐵。但是，建設高架鐵路投資大，而且還要占據地面相當大的空間。因此，人們還是對建造地鐵感興趣。
英國在世界上首先建設了地鐵。那是在 1860年正式開工建造地下鐵路的。但是，英國最早的地鐵實際上應屬于1822年建成的1.8千米地下隧道。
1822年，英國人斯蒂芬遜決定在利物浦和曼徹斯特之間敷設鐵路，供“火箭號”機車行駛。但是，鐵路沿線居民和害怕被火車搶走生意的馬車主強烈反對修建這條鐵路。因此，鐵路不得不改變線路，繞遠在沼澤地上通過。尤其是在利物浦市，反對修建鐵路的人更多。由于不能在市內修建，不得不開挖1.8千米的地下隧道供火車行駛。
這一段供火車通過的地下隧道，雖然算不上真正的地鐵，但是在地鐵的發(fā)展史上還是占有一定位置的。正是由于這件事，才使發(fā)明地鐵的英國人認識到，火車在地下行駛完全是行得通的，它為火車開辟了新的通路。
那時，英國也為地鐵施工創(chuàng)造了條件。當時有個叫布魯納的英國人，在倫敦的泰晤士河下面開挖了隧道，采用的是一種“盾構法”施工的，即通過在地下深處安裝圓管不斷掘進的辦法。這條隧道是1825年竣工的。1860年倫敦地下鐵路開工時，人們也準備用盾構法修建地下鐵路。
1863年，英國的地鐵工程首先完成了從倫敦的福靈斯頓站到畢曉普站的6千米區(qū)段。那時，還沒有發(fā)明電力機車，所以地鐵也用的是燒煤的蒸汽機車。
這種蒸汽機車在行駛時，搞得地鐵隧道里煙霧彌漫，不僅熏黑了車站和車廂，乘客們也滿身煙塵。盡管如此，倫敦市民還是愿意乘地鐵。他們認為，地鐵方便，速度快。因此，倫敦的地鐵利用率很高，并促使地鐵線路不斷擴展。到1883年，倫敦已建成了32千米的環(huán)形線地鐵。
到了1890年，德國和美國先后制成了性能優(yōu)良的電力機車。隨后，電力機車很快用于地鐵。法國巴黎由于也為城市交通問題所困擾，便立即投入修建使用電力機車的地鐵。當時，為了迎接1900年萬國博覽會在巴黎舉辦，便加速施工。結果，在博覽會舉辦時，巴黎地鐵如期通車。這是世界上最早使用電力機車的地鐵。與巴黎幾乎同時，德國也在柏林開挖地鐵，并于 1900年竣工。
美國在制成電力機車后，于1898年開始在波士頓修建地鐵，并于1904年通車，從而代替了喧鬧的高架鐵道和不合時宜的鐵道馬車。
紐約和巴黎在地鐵施工中，由于地下都是堅硬的巖石的地質構造，所以不能使用英國的盾構施工法，而采用先在巖石上開小洞，再進行擴大的施工辦法。而德國柏林卻是松軟的砂土地質構造，因此先開挖路面，再采用沉箱法施工。
到了20世紀初期，世界上已有19個城市開通了地下鐵路。此后，有許多國家都在籌建地鐵。例如，前蘇聯的地鐵建設雖然起步較晚，但有利之處是，可吸收各國經驗，研究各種不同的地鐵施工技術，采用適合自己的方法進行施工。于1932年開工修建的莫斯科地鐵，在第二次世界大戰(zhàn)期間，為了當防空洞使用，仍在繼續(xù)施工，完成了6千米。如今的莫斯科地鐵，是世界上最豪華地鐵之一。
世界上最早建成地鐵的英國倫敦，現已有地鐵400多千米，居世界首位。其次是紐約，有380多千米。第三是巴黎，有近200千米。
鐵路機車
鐵路運輸是19世紀20年代發(fā)展起來的，它的前驅是英國17世紀的木軌和18世紀的鐵軌上的手推和馬拉車輛運輸。1802年英國人特里維西克制成3.5個大氣壓的“高壓蒸汽機”及第一臺實驗性蒸汽機車，在默瑟爾和加爾第夫之間的鐵路上行駛了14.5公里。1815年他又制成了7個大氣壓和熱效率超過7%的蒸汽機車，功率在100馬力之上，為后來斯蒂芬遜完成火車的發(fā)明奠定了基礎。
1814年拿破侖侵英戰(zhàn)爭爆發(fā)，馬車不能適應戰(zhàn)時運煤的需要，斯蒂芬遜研制成從煙囪排蒸汽以使鍋爐鼓風燃燒的機車。載 30噸煤每小時行駛6.4公里。到1825年9月，他終于制成可供使用的蒸汽機車，每小時可行駛24公里，載重90噸，從而完成了火車的發(fā)明。
1826年至1830年9月，斯蒂芬遜和他的兒子一起制成第一臺載客運輸火車“火箭式”，在競賽中獲勝，從此開始了蒸汽機車鐵路運輸的時代。1872年英國開始普及有座位的車廂，正式出現運客火車。
鐵路運輸的發(fā)展將軌距的標準提到日程上來，至今國際通行的標準軌距就是19世紀30年代英國人布魯內爾提出來
