台鐵的前身，為日治時代的台灣總督府交通局鐵道部（簡稱「鐵道部」），編制與鐵路規模多始創於鐵道部時期。但事實上，在清領時代的1887年，已經由台灣巡撫劉銘傳創建「臺灣鐵路商務總局」，為台灣鐵路運輸的肇建之始。當時的台灣鐵路商務總局僅有總辦（相當於局長）、會辦（副局長）、機車駕駛員（機車司機員）、票房司事（站長）等數十人編制，路線也只有100公里之譜。
日治時期，總督府交通局鐵道部完成東、西兩岸的鐵路，分別採用762與1067mm之軌距。第二次世界大戰結束後，中華民國政府接收台灣，鐵道部改制為臺灣鐵路管理委員會，歸於台灣省行政長官公署交通處管轄。1948年3月5日，臺灣鐵路管理委員會改制為臺灣鐵路管理局，歸於台灣省政府交通處管轄；直至1998年精省後才改隸中央政府，由交通部管轄。台鐵局本部位於台北車站大樓之內，所經營的鐵路總路線長度為1,100公里以上，其路線主要幹線大部分路段皆已經鐵路電氣化，舊有的東部762窄軌亦拓寬為與西部一致的1067軌距，以利東西部鐵道接軌。目前臺鐵主力為西部幹線，每年總搭乘人數將近1億7萬人次以上。
雖然路線多行經全台各大市鎮、以及在全台各地擁有大量地產，但因1970年代之後鐵路電氣化與人事撫恤制度等累積的龐大債務，加上台灣交通運輸方式改變等因素影響，台鐵於1990年代之後的營運狀況，已經長期處於嚴重虧損，至2000年代已累積至將近千億元新台幣。因此，2000年代後，台鐵除了規劃公司化與民營化外，也進行將西部幹線改造為區域鐵路型態的「捷運化」計畫，以西部主要都會地帶路線漸次增設僅由通勤電聯車停靠的簡易車站的方式來解決營運窘境。除此之外，台鐵於2000年代初向日本購入傾斜式列車[註 3]行駛東部幹線，加強在台灣東部地區的運輸能力。
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