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日本国有鉄道が1922年（大正11年）に「鉄道記念日」として制定。

1872年（明治5年）10月14日（旧暦9月12日）、新橋駅（後の汐留貨物駅、現：廃止）～横浜駅（現：根岸線桜木町駅）を結んだ日本初の鉄道が開業した。また、1921年（大正10年）10月14日に鉄道開業50周年を記念して東京駅の丸の内北口に鉄道博物館（初代）が開館したことを記念したものである。

鉄道が開業した日の1872年10月14日には新橋駅で式典が催され、明治天皇と建設関係者を乗せたお召し列車が横浜駅まで往復運転した。その日はお召し列車が往復しただけで、正式営業は翌日の10月15日に始まった。

JR発足後の1994年（平成6年）からは運輸省（現：国土交通省）の提案で記念日の名前が「鉄道の日」と改称され、JRグループ以外の民間鉄道の記念日にもなった。

鉄道が国民に広く愛され、その役割についての理解と関心がより深まることを願い、鉄道事業者・関係団体・国などが「鉄道の日」実行委員会を組織し、毎年多彩なイベントを全国各地で実施している。また、記念乗車券やプリペイドカードを発行する鉄道事業者もある。「鉄道の日」のシンボルキャラクターは「テッピー」とそのガールフレンドの「テッピーナ」である。

1994年の第1回「鉄道の日」には、当時102歳の長寿双子姉妹成田きん・蟹江ぎんが一日東京駅長を務め、東北・上越新幹線ホームで新潟行「Maxあさひ309号」の出発指示合図を行った。その後、「銀の鈴」の横に並べられたその日だけの「金の鈴コーナー」の除幕式にも出席した。

東京では1995年（平成7年）以降、主に東京都千代田区の日比谷公園にて「鉄道フェスティバル」というイベントを開催している。また、一部の鉄道事業者では前後の休日にリバイバルトレインなどとして、過去の名列車などの特別な臨時列車を走らせたり、車両基地や工場を一般開放したりと、大掛かりなイベントを開催することも多くなっている。

2023年（令和5年）に「鉄道の日」が制定されて30周年を迎えた。第30回となる「鉄道フェスティバル」は同年の10月8日（日）～10月9日（月・祝）10：00～17：00にお台場イーストプロムナード「石と光の広場」「花の広場」にて開催された。