Kolej została wprowadzona w Anglii w XVII wieku jako sposób na zmniejszenie tarcia w poruszaniu się mocno obciążonych pojazdów kołowych. Pierwsza północnoamerykańska „droga grawitacyjna”, jak ją nazwano, została wzniesiona w 1764 roku dla celów wojskowych w porcie Niagara w Lewiston, w stanie Nowy Jork. Budowniczym był kpt. John Montressor, brytyjski inżynier znany studentom kartografii historycznej jako twórca map.

Badania i prace kartograficzne rozkwitły w Stanach Zjednoczonych, gdy ludzie zaczęli przemieszczać się w głąb lądu po niedostatecznie zmapowanym kontynencie. Zasiedlanie granic, rozwój rolnictwa i eksploatacja zasobów naturalnych spowodowały zapotrzebowanie na nowe sposoby przemieszczania ludzi i towarów z jednego miejsca na drugie. Prywatne drogi płatne lub turowe zostały zastąpione najpierw przez statki na rzekach żeglownych i budowę kanałów, a następnie w latach trzydziestych XIX wieku przez wprowadzenie kolei dla pociągów napędzanych parą.

Najwcześniejsza mapa pomiarowa w Stanach Zjednoczonych, która pokazuje komercyjną „linię tramwajową” została narysowana w Pensylwanii w październiku 1809 roku przez Johna Thomsona i była zatytułowana „Draft Exhibiting … the Railroad as Contemplated by Thomas Leiper Esq. Od jego tartaku i kamieniołomów na Crum Creek do jego przystani na Ridley Creek”. Thomas Leiper był bogatym filadelfijskim tytoniarzem i przyjacielem Thomasa Jeffersona, który posiadał kamieniołomy w pobliżu Chester. Korzystając ze swojej mapy, Thomson pomógł Reading Howellowi, inżynierowi projektu i znanemu twórcy map, zbudować pierwsze praktyczne drewniane tory dla linii tramwajowej. Thomson był znanym geodetą, który wcześniej współpracował z Holland Land Company. Był ojcem słynnego inżyniera budowlanego i wieloletniego prezesa Pennsylvania Railroad, Johna Edgara Thomsona, który sam był mapopisarzem. W 1873 roku młodszy Thomson podarował mapę ojca z 1809 roku Instytutowi Naukowemu Hrabstwa Delaware, aby uwiarygodnić twierdzenie, że mapa i kolej Leipera były pierwszymi tego typu pracami w Ameryce Północnej.

W 1826 roku Gridley Bryant zaprojektował i zbudował w Quincy, w stanie Massachusetts, komercyjną linię tramwajową, do której maszyny opracował Solomon Willard. Wykorzystywała ona siłę koni mechanicznych do transportu granitu potrzebnego do budowy pomnika Bunker Hill z kamieniołomów w Quincy, cztery mile do nabrzeża na rzece Neponset.

Te wczesne zastosowania kolei nie wskazywały na to, że szykuje się rewolucja w metodach transportu. Udoskonalenia Jamesa Watta w silniku parowym zostały zaadaptowane przez Johna Fitcha w 1787 roku do napędzania statku na rzece Delaware, a przez Jamesa Rumsey’a w tym samym roku na rzece Potomac. Fitch, amerykański wynalazca i geodeta, dwa lata wcześniej opublikował swoją „Mapę północnego zachodu”, aby sfinansować budowę komercyjnego statku parowego. Dzięki „Clermontowi” Roberta Fultona i łodzi zbudowanej przez Johna Stevensa, wykorzystanie napędu parowego do napędu statków stało się mocno ugruntowane. Koleje i napęd parowy rozwijały się oddzielnie i dopiero gdy jeden system zaadoptował technologię drugiego, koleje zaczęły rozkwitać.

John Stevens jest uważany za ojca amerykańskich kolei. W 1826 r. Stevens zademonstrował wykonalność lokomotywy parowej na eksperymentalnym torze okrężnym zbudowanym w jego posiadłości w Hoboken, New Jersey, trzy lata przed tym, jak George Stephenson udoskonalił praktyczną lokomotywę parową w Anglii. Pierwsze pozwolenie na budowę kolei w Ameryce Północnej zostało przyznane Stevensowi w 1815 roku. Następnie przyznano je innym, a wkrótce rozpoczęto prace nad pierwszymi działającymi liniami kolejowymi.

W 1830 roku rozpoczęto pomiary, sporządzanie map i budowę linii Baltimore and Ohio, a przed końcem roku otwarto 14 mil torów. W 1831 r. torowisko przedłużono do Frederick w stanie Maryland, a w 1832 r. do Point of Rocks. Do roku 1831, kiedy to wprowadzono do użytku lokomotywę produkcji amerykańskiej, B & O polegała na sile koni mechanicznych.

Już wkrótce do B & O dołączyły jako działające linie Mohawk i Hudson, otwarte we wrześniu 1830 roku, Saratoga, otwarta w lipcu 1832 roku, oraz South Carolina Canal and Rail Road Company, której 136 mil torów, ukończonych do Hamburga, stanowiło w 1833 roku najdłuższą kolej parową na świecie. Columbia Railroad of Pennsylvania, ukończona w 1834 roku, oraz Boston and Providence, ukończona w czerwcu 1835 roku, były innymi wczesnymi liniami. Pomiary i budowa torów dla tych i innych pionierskich linii kolejowych nie tylko stworzyły zapotrzebowanie na specjalne mapy, ale także skłoniły twórców map do pokazania postępu pomiarów i ukończonych linii na mapach ogólnych i mapach w „przewodnikach dla podróżnych”.

Planowanie i budowa linii kolejowych w Stanach Zjednoczonych postępowały szybko i chaotycznie, bez kierownictwa czy nadzoru ze strony stanów, które udzieliły licencji na ich budowę. Przed rokiem 1840 większość badań dotyczyła krótkich linii pasażerskich, które okazały się finansowo nieopłacalne. Ponieważ koleje napędzane parą miały silną konkurencję ze strony spółek kanałowych, wiele częściowo ukończonych linii zostało porzuconych. Dopiero gdy Boston and Lowell Railroad przekierowała ruch z Middlesex Canal, sukces nowego środka transportu został zapewniony. Depresja przemysłowa i handlowa oraz panika z 1837 roku spowolniły budowę kolei. Zainteresowanie odżyło jednak wraz z ukończeniem Zachodniej Kolei Massachusetts w 1843 roku. Linia ta ostatecznie wykazała możliwość transportu produktów rolnych i innych towarów koleją na duże odległości przy niskich kosztach.

Wczesne badania i budowa kolei były finansowane przez prywatnych inwestorów. Przed przyznaniem w 1850 roku ziemi dla Illinois Central Railroad, pośrednie dotacje federalne były zapewniane przez rząd federalny w formie pomiarów tras wykonywanych przez inżynierów wojskowych. W ustawie General Survey Bill z 1824 roku o ustanowieniu prac związanych z wewnętrznymi ulepszeniami, kolej nie była konkretnie wymieniona. Część środków przyznanych na mocy tej ustawy na rok następny została jednak wykorzystana na „Badania i pomiary w celu ustalenia praktycznej możliwości połączenia głównych dopływów Kanawha z rzeką James i Roanoke za pomocą kanałów lub kolei żelaznych.”

W swojej Congressional History of Railways Louis H. Haney uznaje te badania za pierwsze, które otrzymały pomoc federalną. On /collections/railroad-maps-1828-to-1900/articles-and-essays/history-of-railroads-and-maps/notes/, że takie dotacje dla stanów i korporacji na badania kolejowe stały się rutyną zanim ustawa została uchylona w 1838 roku.

Najwcześniejszą drukowaną mapą w zbiorach Biblioteki Kongresu opartą na rządowych badaniach przeprowadzonych dla państwowej linii kolejowej jest „Map of the Country Embracing the Various Routes Surveyed for the Western & Atlantic Rail Road of Georgia, 1837”. Badania zostały wykonane pod kierunkiem ppłk. Stephena H. Longa, głównego inżyniera, który dziesięć lat wcześniej badał trasy dla Baltimore i Ohio. Prace nad 138-milową trasą Georgia z Atlanty do Chattanoogi rozpoczęły się w 1841 roku, a w 1850 roku linia była już otwarta dla ruchu. Jej strategiczne położenie sprawiło, że była to kluczowa trasa zaopatrzeniowa dla Konfederacji. To właśnie na tej linii miał miejsce słynny „Andrews Raid” z kwietnia 1862 roku, kiedy to żołnierze Unii przebrani za pracowników kolei przechwycili lokomotywę znaną jako General.