C’est dans notre département que l’histoire des chemins de fer français prend son véritable essor. En effet, les lignes existantes dans le Forez depuis 1827 étaient essentiellement destinées au transport des marchandises.
Le 24 août 1837, Marie-Amélie, épouse du roi Louis-Philippe inaugure la première ligne régulière française de chemin de fer pour voyageurs reliant Paris-Le Pecq en 19 km via Asnières et Nanterre. Neuf ans plus tard, la ligne est prolongée jusqu’à Saint-Germain-en-Laye. En 1847, quatre lignes desservent la banlieue Ouest de Paris, favorisée en raison du relief et de l’existence de nombreux pôles d’activités. Versailles est bientôt relié par deux lignes, l’une passant par Saint-Cloud, l’autre par Clamart. Au sud de la capitale, une ligne gagne Sceaux par Bourg-la-Reine et Fontenay-aux-Roses. Un peu plus tard, un embranchement, réalisé à partir de Saint-Cloud rejoint Saint-Nom-la-Bretèche en traversant Garches, Marnes-la-Coquette et Vaucresson. Enfin, à la fin du Second Empire, Versailles devient le terminus d’une troisième ligne « Rive Gauche » qui, partant des Invalides, s’arrête notamment à  Issy-les-Moulineaux, Meudon et Chaville.

Une transformation des paysages  à l’Ouest de Paris s’ensuit : le réseau des chemins ruraux est désorganisé et la vie des communes traversées par les lignes, bouleversée. Des domaines se retrouvent coupés en deux, des parcs à Chaville et à Meudon sont partagés et lotis, l’ancienne garenne de Colombes amputée, des expropriations frappent jardins et maisons de particuliers. Dans le parc même de Saint-Cloud, un embranchement  spécial conduit jusqu’au palais impérial.

D’autre part, les réactions des municipalités et de la population méritent d’être évoquées : Favorables si une gare est aménagée sur la localité, par contre des réserves voire de l’hostilité se manifestent lorsque le train traverse le territoire de la commune sans s’arrêter !Ces voies de chemin de fer nouvellement implantées mettent fin à certaines tensions et querelles nées de la création de communes. Ainsi en 1867 entre Clichy et Levallois ou bien encore en 1883 entre Vanves et Malakoff, les lignes ferroviaires fixent une fois pour toutes les limites administratives de ces villes.

Notre département est malheureusement marqué par la première grande catastrophe ferroviaire de l’histoire : le 8 mai 1842, à Meudon, à la hauteur de la route des Gardes, le train partant de Versailles et regagnant Paris-Montparnasse, déraille après la rupture d’un des essieux de la locomotive. Dans le brasier qui s’ensuivit, périssent 43 personnes dont l’amiral Dumont d’Urville, sans compter plusieurs centaines de blessés.

L’infrastructure ferroviaire des Hauts-de-Seine de cette période subsiste encore de nos jours avec seulement comme apports nouveaux, la mise en service du RER dans les années 1970 et l’ouverture en 1997 du T2, qui actuellement relie par tramway Issy-Val-de-Seine à Puteaux-La Défense.