Californias første jernbane ble bygget fra Sacramento til Folsom, California med start i februar 1855. Denne 22-mile (35 km) linjen var ment å dra fordel av de velstående gullgravingene i Placerville, California, men ble fullført omtrent samtidig (februar 1856) ) da gruvedriften i nærheten tok slutt.Den første transkontinentale jernbanen fra Sacramento, California til Omaha, Nebraska ble fullført 9. mai 1869. Central Pacific Railroad, stillehavsenden av jernbanen, overtok stort sett nesten all gods over Sierra Nevada-fjellene i Nord-California.I 1870 var det jernbaneforbindelser til Oakland, California og via en togferge til San Francisco, California fra Sacramento - som effektivt koblet alle de store byene i California deretter til østkysten.Sør-Californias første jernbane, Los Angeles & San Pedro Railroad, ble innviet i oktober 1869 av John G. Downey og Phineas Banning.Den løp 34 km mellom San Pedro og Los Angeles.I 1876 ble Californias første jernbane som forbinder Los Angeles med Nord-California fullført da San Joaquin-linjen til Southern Pacific Railroad fullførte San Fernando Railroad Tunnel gjennom Tehachapi-fjellene, og koblet Los Angeles til Central Pacific Railroad.Denne ruten til Los Angeles fulgte Tehachapi Loop, en 0,73 mil (1,17 km) lang 'spiralbane', eller helix, gjennom Tehachapi Pass i Kern County og koblet Bakersfield og San Joaquin Valley til Mojave i Mojave-ørkenen.Selv om de fleste av Californias jernbaner startet som korte jernbaner, så perioden fra 1860 til 1903 en rekke jernbanefusjoner og oppkjøp som førte til opprettelsen av fire store mellomstatlige jernbaner som betjener staten (Southern Pacific Railroad, Union Pacific Railroad, Santa Fe Railroad og Western Pacific Railroad).Hver av disse jernbanene kontrollerte en (og Sør-Stillehavet kontrollerte to) av de transkontinentale jernbanene som koblet California med stater lenger øst.Jernbanene flyttet gods og passasjerer i store mengder og lot statens økonomi og befolkning ekspandere raskt på slutten av 1800- og begynnelsen av 1900-tallet.På 1890-tallet hadde byggingen av elektriske jernbaner begynt i California, og på begynnelsen av 1900-tallet eksisterte flere systemer for å betjene Californias største byer.Statens elektriske jernbanesystemer inkluderte San Diego Electric Railway, Los Angeles' Pacific Electric-system, Los Angeles Pacific Railroad, East Bay Electric Lines og San Francisco, Oakland og San Jose Railway og Interurban jernbanesystemer som Sacramento Northern Railway ble også bygget.På 1920-tallet var Los Angeles 'Pacific Electric-system den største elektriske jernbanen i verden.