1814（文化11）年、イングランドのジョージ・スティーブンソンによる蒸気機関車の誕生を契機に、欧米では蒸気機関車を使用する鉄道網が各地に広がりました。日本には江戸時代（徳川幕府）末期に、文献などによる鉄道についての情報が伝わっており、やがて1854（嘉永7）年にアメリカからの使節であるペリーが、将軍へ蒸気機関車の模型を献上品として、さらにスコットランドの商人であるトーマス・グラバーが1865（慶応元）年に蒸気機関車の模型の運転を行なったことなどで、驚きをもって伝えられました。
明治政府が誕生すると、文明の利器としての鉄道の重要性がますます認識されるようになり、特に政治の中心となった東京と開港場となっていた横浜間には、一早い鉄道建設が望まれるようになりました。このため外国人技術者などの協力を得ながら、1872（明治5）年10月14日に新橋―横浜で、日本初の鉄道の開業式に漕ぎつけたことは周知の事実です。その後、大阪―神戸、大阪―京都などでも鉄道が開通し、やがて日本全国に鉄道網が伸長するようになります。

このころの鉄道建設は国家事業としての位置付けであったため、これを具体的に推進する管轄局は作業量拡大とともに「鉄道掛」、「鉄道寮」、「鉄道局」、「鉄道作業局」などの名称に変わり、官設鉄道（官鉄）時代とも呼ばれます。また、地方においては私設鉄道（私鉄）としても建設され、そこで使われる蒸気機関車も輸入による主力のタンク機に加え、石炭と水を別に後部に積載するテンダ（炭水車）機が多く登場します。官鉄も1908（明治41）に「鉄道院」、1920（大正9）年に「鉄道省」に名称が変わりますが、この頃は戦下の影響もあって鉄道の輸送力増大が重要な使命となっていました。このため私鉄を含む鉄道網の統一化のための国有化議論に拍車がかっており、1906（明治39）年に主要な線区を国が管理・管轄する鉄道国有法が公布、当時の日本鉄道、北海道炭鉱、甲武、総武、関西、山陽、九州などの17の私鉄が買収されました。さらには1949（昭和24）年に公共企業体としての日本国有鉄道（国鉄）が発足し、国から独立した形で鉄道を経営、その後1987（昭和62）年まで運営が続きます。

その後、鉄道による輸送はますます増大し、ついには広軌への改軌論も検討されますが、最終的には狭軌として、より高性能な蒸気機関車の開発が決定します。これに応えるために、1919（大正8）年に誕生した機関車がC51形です。国産初の2C1（先台車2軸、動輪3軸、従台車1軸/パシフィック）で、軸重を幹線の規格で最大の15tとし、動輪径を1750mmまで拡大（8620形は1600mm）、狭軌鉄道としては当時世界最大となり、最高速度100km/hとしてスピード性能を高めた機関車となりました。その高速性能によりC51形は、1930（昭和5）年に、東京―名古屋で特急「燕」（列車は東京―神戸）もけん引したことは有名です。そのC51形の改良型として1932（昭和7）年に登場したのがC54形です。幹線以外でも運用できるよう板台枠などを採用し、機関車重量を65.3t（C51形67.75t）、軸重14.0tに抑え、軽量化を実現しました。ドイツで開発された屏風型排煙板（除煙板、デフレクタとも言う）を基に、排煙装置も初めて正式採用され、効果が良好なことから、その後に登場する蒸気機関車に標準装備され、以降さまざまな形状の排煙板が登場するようになります。しかし、C54形の軽量化は、一部の区間での登坂力に問題が生じ、逆に下り勾配での速度超過などを起こすことになり、台枠などにも亀裂が入る問題などが重なったため、1963（昭和38）年には活躍を終えて、短い生涯となりました。

C55形は製造時期の違いで、1次形、2次形、3次形に分けられます。1次形は1～19号機で、1935（昭和10）年に川崎車輛、汽車製造、日立製作所で落成しました。2次形の20～40号機は当時流行していた流線形で登場、1次形同様に川崎車輛、汽車製造、日立製作所で落成しました。機関車、テンダ共にカバーで覆われ、外観からのスピード感は向上しましたが、運転上での効果はあまり認められなかったため、後に通常形に改造されています。3次形は41～62号機で、川崎車輛、汽車製造、三菱重工業で落成、車体形状が通常形に戻され、車体全長が1次形よりも100mm縮まるなど、ごく細部で違いがあります。さらに、C55形3次形の63、64号機製造の計画もありましたが、貨物機のD51形（1936年～）で採用した箱形（ボックス）輪心などに加え、最新の技術を投入させることとなり、これらはC57形1号機、2号機として新たに誕生しています。
C55形は四国地方を除く全国に配置されました。北から小樽築港、函館、青森、仙台、福島、宇都宮、水戸、浜松、名古屋、米原、梅小路、奈良、宮原、福知山、小郡、門司、鳥栖、大分などで、転属を繰り返しながら活躍しました。C55形晩年となる1966年ころには、当時の国鉄の動力近代化により、特に北海道、九州地区への転属が多くなり、北海道では函館、宗谷、室蘭の各線区で、九州では日豊、筑豊、吉都、肥薩の各線区で活躍しました。この頃の北海道のC55形は寒地仕様として運転室が密閉式となり、後部に仕切り用の壁が追加されるなどの改造を受けています。また、シールドビーム化された前照灯の横にも予備灯が取り付けられていました。九州のC55形は、「門デフ」と呼ばれ、小倉工場で取り付けられたことで「小工式デフ」とも呼ばれる、切り取り式徐煙板（排煙板）が取り付けられていた形式もありました。北海道、九州地区に残ったC55形は、徐々に数を減らしながら、1970年代中頃までその姿を見ることができました。特に通常形は、その後の近代型標準機C57と変わらない評価を残していることは特筆に値します。