Fondées pour la plupart au XIXe siècle, ces compagnies ont toutes disparu en 1938, donnant naissance à la SNCF :
La compagnie du Nord possédait également des lignes en Belgique, qui ont été absorbées en 1926 lors de la création de la SNCFB (Société Nationale des Chemins de Fer Belges) devenue SNCB en 1937.
Alors qu'avant 1870 le réseau ferré situé en Alsace et en Lorraine appartenait à la compagnie de l'Est, il a été décidé en 1919 de créer une nouvelle compagnie lors du retour à la France de ces départements. Durant la période allemande, ce réseau a été rééquipé pour la circulation à droite, et conserve encore aujourd'hui cette spécificité.
Gérant toutes les lignes grosso modo situées à l'Est de l'axe Paris - Béziers et sous la diagonale Paris - Besançon, cette compagnie était la plus importante. Elle possédait également des lignes en Algérie.
Dès 1878, l'Etat dût reprendre l'exploitation de lignes fortement déficitaire en Vendée et dans les Charentes. Il absorba ensuite, en 1909, la Compagnie de l'Ouest (gares St Lazare et Montparnasse), elle aussi victimes de difficultés financières.
Provient de la fusion en 1934 des compagnies du Paris Orléans (PO) et du MIDI (quadrilatère Pyrénées - Bordeaux - Sète), toutes deux pionnières dans l'utilisation de la traction électrique (elles étaient d'ailleurs propriétaires de centrales électriques situées notamment dans les Pyrénées).
A noter que le Paris - Orléans possédait également des lignes en Bretagne, enclaves dans une zone gérée par l'Ouest - Etat.
Suite à la crise financière de 1929, les compagnies gérant le réseau ferroviaire français furent en proie à des déficits qui devinrent toujours plus importants durant toutes les années 30, menaçant à terme leur survie. Finalement, en 1937, un accord fut signé : à partir du 1er janvier 1938, une seule compagnie, la SNCF (Société Nationale des Chemins de fer Français) reprendrait leurs activités ferroviaires pour 45 ans. L'Etat achetant 51 % de son capital, 49 % appartenaient aux actionnaires des anciennes compagnies.
La structure héritée des anciennes compagnies est à peu près conservée (découpage du réseau en 5 ou 6 régions), jusqu'à la régionalisation intervenue en 1972. A partir du 1er janvier 1983, la SNCF est devenue un Etablissement Public à Caractère Industriel et Commercial (EPIC), intégralement détenu par l'Etat.
Même si ils ne représentent qu'une part infime du réseau ferré français (mais sont à l'origine d'une part de trafic non négligeable), d'autres compagnies continuent à exister : CFD, VFL, le réseau des Houillères du Bassin du Nord Pas de Calais...
Depuis les années 90, suite à des directives européennes prévoyant l'ouverture à la concurrence du réseau français, la SNCF a été divisée en plusieurs entités (l'indice correspond au préfixe rajouté au numéro des locomotives lors de leur répartition entre les différentes activités à partir du 1er janvier 1999) :
Créée en 2010, cette filiale loue à d'autres opérateurs (VFLI, ECR...) des machines ex SNCF type BB 27000, 37000 et Y 8000.
Elle aussi créée en 2010, cette filiale est destinée à valoriser les prestations et le savoir-faire des ateliers SNCF.
Marque utilisée à l'international pour les filiales de la SNCF œuvrant en service marchandises.
Bien que dans l'ombre de la SNCF, d'autres société ont continué à exploiter des trains en France après 1938 : (liste non exhaustive)
L'ouverture à la concurrence du trafic marchandises en 2003 (trafic international) puis en 2006 a permis l'apparition de nouveaux opérateurs sur le réseau français :
Maintenant filiale du groupe Bouygues, cette entreprise assure des travaux ferroviaires et a décidé de devenir opérateur seulement afin d'assurer les trains d'approvisionnement des chantiers.
D'abord filiale de l'opérateur britannique EWS (English, Wells and Scott), elle est maintenant une filiale de la DB AG (compagnie nationale allemande) suite au rachat de la maison mère.
La société exploitant le tunnel sous la Manche a obtenu une licence d'accès au réseau français afin de pouvoir gérer de bout en bout les trains transitant par le tunnel. Début 2010, elle a repris les activités françaises de Véolia Cargo sous le nom d'Europorte.
Déjà présent à l'étranger en exploitant des trains de marchandises et de voyageurs dans plusieurs pays européens, le groupe Véolia a été le premier en France à assurer un train "privé", en 2006, en rachetant au passage CFTA. Malgré de nombreux investissements en matériel, cette filiale dédiée au trafic fret a été jugée pas assez rentable et a été démantelée, les activités françaises revenant à Eurotunnel, les autres étant reprises par la SNCF.
Issu de la restructuration de VFL, cet opérateur d'abord concentré sur les dessertes locales est maintenant propriété de la SNCF, qui n'hésite pas à lui faire assurer des trains à long parcours.
Ces nouveaux opérateurs, de taille plutôt modeste, concentrent leur activité sur des lignes secondaires où la concurrence avec la route est rude.
Depuis plusieurs décennies, les entreprises de travaux ferroviaires, travaillant pour le compte de la SNCF et RFF, ont leurs propres engins de traction. Aujourd'hui, certaines ont obtenu le certificat d'opérateur ferroviaire et assurent à leur compte la traction de trains, notamment ceux de ballast.
Créé en 1997 suite à une directive européenne recommandant de séparer l'exploitation et la gestion des infrastructures, cet organisme est propriétaire de la quasi totalité des lignes françaises, et a également hérité de la majorité des dettes de la SNCF...
Tous les trains roulant sur les lignes gérées par RFF doivent verser un péage, dépendant du type de convoi, de sa vitesse. Les prestations de travaux sont le plus souvent sous traitées à la SNCF Infrastructure / Infrarail.