Initiativtager til København-Roskilde banen var Industriforeningen. Den opnåede koncession til et selskab Det sjællandske Jernbaneselskab, der skulle stå for driften. I 1847 var anlægget klar, så indvielsen kunne foretages 26. juni af Kong Christian VIII. Den følgende dag blev der åbnet for almindelig drift med tre tog daglig i hver retning og mellemstationer i Valby, Glostrup, Køgevejen (Taastrup) og Hedehusene.
Selskabet havde i første omgang anskaffet fem lokomotiver og 18 personvogne, men der blev også benyttet åbne godsvogne med bænke til personbefordring.
Karakteristisk for denne første jernbane var udflugtstrafikken, og de fleste betragtede jernbanen som et fornøjelsesmiddel. Kun de færreste havde blik for, hvilken betydning jernbanen senere skulle få både for den enkelte, for byudvikling og erhvervsliv. Staten viste ikke særlig interesse for nyanlæg, så Det sjællandske Jernbaneselskab stod også for forlængelsen af banen fra Roskilde til Korsør i 1856 og andre anlæg på Sjælland.
På den anden side af Storebælt formede udviklingen sig lidt anderledes. Her trak planerne i langdrag på grund af uenighed om linieføringen. Nogle kredse foretrak længdebaner i Jylland af hensyn til forbindelsen med hertugdømmerne, mens andre gik ind for tværbaner på grund af samhandlen med England.
Staten var nu blevet mere interesseret i jernbanedrift og påtog sig finansieringen af den første jyske jernbane, Århus-Randers, fra 1862, mens det engelske ingeniørfirma Peto, Brassey & Betts stod for både anlægsarbejderne og for driften gennem Det Danske Jernbanedrifts-Selskab. Selskabets første bane på Fyn var Nyborg -Middelfart fra 1865.
Da det engelske firma kom i økonomiske vanskeligheder, overtog staten jernbanedriften vest for Storebælt i 1867. På Sjælland fortsatte den private drift, indtil staten i 1880 overtog strækningerne fra Det sjællandske Jernbaneselskab.
Men en samordning af den statslige drift i henholdsvis den østlige og vestlige del af landet kom først i 1885, og dermed opstod DSB som et landsdækkende foretagende med direktøren for De jysk-fynske Statsbaner, Niels Holst, som første generaldirektør.
På det tidspunkt var banenettet nået op på 1516 km. Især blev 1860erne og 1870erne præget af nyanlæg. Samtidig stod det klart, at jernbanerne i de enkelte landsdele måtte sættes i forbindelse med hinanden ved hjælp af færger, der kunne overføre jernbanevogne. De første jernbanefærger indsattes på Lillebælt (Fredericia-Strib) i 1872, og i 1883 fulgte Storebælt efter.
Den oprindelige skepsis var nu afløst af en kamp for jernbaneanlæg i erkendelse af fordelene. Hurtigere transport var en af dem. De første tog kørte fire gange så hurtigt som diligencerne. Samtidig blev transporten billigere, i første omgang især til glæde for landbruget. Men også for den begyndende industrialisering blev jernbanen en afgørende faktor.
Især købstæder med kombinationen af jernbane og havn nød godt af udviklingen. Samtidig satte jernbanen sit præg på bebyggelsen uden for købstæderne, navnlig efter at de med indførelsen af næringsfriheden mistede deres handelsprivilegier.
Nu blev der mulighed for handel også andre steder, men gode transportmuligheder var en betingelse. Man måtte placere sig ved jernbanen, og et nyt Danmark opstod med et mønster af stationsbyer.
Det var ikke overalt, staten ville påtage sig at finansiere jernbaneanlæg. Løsningen blev etablering af privatbaner, hovedsagelig sidebaner.
Indtil tiden omkring første verdenskrig havde banerne en form for monopol på landtransport. Men det ændrede sig med den begyndende udbredelse af biler, i første omgang især rutebiler og lastbiler.
Så sent som i 1918 blev der vedtaget en jernbanelov med omkring 40 nye strækninger. Men en stor del af dem blev aldrig bygget, fordi bilerne overtog mange af de lokale transportopgaver. Da det kneb med at få koordineret skinne- og vejtrafikken, gik DSB i 1932 selv ind i rutebildrift.
Jernbanenettet fik sin største udstrækning i 1930 med 2500 km statsbane og 2800 km privatbane. På det tidspunkt havde de første banenedlæggelser allerede fundet sted.
Alt tydede på, at nedgangslinien ville fortsætte ind i 1930erne. Alligevel vil eftertiden huske det som et årti præget af optimisme. Lillebæltsbroen fra 1935 og den samtidige indførelse af lyntogene revolutionerede hele landets trafik. I 1937 fulgte Storstrømsbroen, Europas længste jernbanebro.
På plussiden kom også omvæltningen inden for den københavnske nærtrafik ved indførelsen af S-togene i 1934.
Men alle fremstød for at få flere kunder ophørte med besættelsen i 1940. Brændselssituationen i krigsårene medførte kraftige indskrænkninger i køreplanen, men DSB fik alligevel flere kunder, fordi vejtrafikken var endnu hårdere ramt. Det betød også, at banerne måtte påtage sig en særlig samfundsopgave ved transport af tørv og brunkul. Hertil kom opgaverne med transporter for besættelsesmagten, og jernbanesabotagen gjorde ikke situationen lettere.
Ved krigens slutning stod DSB med et transportapparat, der var stærkt nedslidt, men dog nogenlunde intakt.
Efterhånden som restriktionerne for biltrafikken ophørte, fik toget stærk konkurrence fra landevejen, mens det kneb med moderniseringen af DSB. Dog skete der en historisk omvæltning i 1950erne gennem indførelse af diesellokomotiver, der kunne afløse selv de kraftigste damplokomotiver. Først i 1970 kunne DSB helt forlade dampdriften.
1950'erne vil også huskes for de første anlæg til fjernstyring af jernbanestrækningerne og etableringen af en særlig bilfærgerute, Halsskov-Knudshoved. 1960'ernes største anlægsprojekt blev Fugleflugtslinien, og det var også et årti med nye lyntog og en ny S-togstype.
Men det var samtidig en periode, hvor jernbanenettet blev kraftigt reduceret.
Den største samlede nedlæggelse af DSB baner fandt sted i 1971.
Men ellers var 1970'erne præget af et DSB i offensiv. Et værktøj i denne politik var indførelsen af et designprogram, og DSB fik også sin første langtidsplan, Plan 1990 fra 1975. En særlig omvæltning skete med indførelsen af InterCity-driften i 1974.
Timedrift og faste minuttal satte også præg på regional-trafikken, hvor der kom nyt materiel både øst og vest for Storebælt.
På S-baneområdet kom der lidt mere fart i en udbygning af nettet, men fire etaper skulle der til, før det lykkedes at få færdiggjort Køgebugtbanen i 1983. Det var også med en væsentlig forsinkelse, at der i 1986 kunne indvies en storstation i Høje Taastrup for både S-tog og alle andre tog.
For godstrafikken fik etableringen af containerterminaler særlig stor betydning, fordi containerne giver mulighed for en nem omladning mellem jernbanevogn og lastbil. Men foruden dør-til-dør princippet blev der i et nyt knudepunktsystem for stykgods lagt vægt på dag-til-dag princippet. For transittrafikken blev det afgørende fremstød etableringen af DanLink (færgeruten København-Helsingborg) i 1986.
På færgesiden var en anden nyhed indførelsen af en bred færgetype på Korsør-Nyborg overfarten. Tre InterCity-færger af denne type blev indsat i 1980-81. På Kalundborg-Århus overfarten kom storfærgerne Peder Paars og Niels Klim, og på Helsingør-Helsingborg overfarten gik de to tidligere konkurrenter, DSB og SFL, sammen og etablerede en fælles overfart med nye færger og terminaler.
Et særtræk ved DSB sammenlignet med statsbaner i andre europæiske lande var, indtil slutningen af 1970'erne, den manglende elektrificering - når man vel at mærke ser bort fra S-togene i hovedstadsområdet. Men i 1979 kom loven om elektrificering af hovedbanerne, og premieren fandt sted mellem København og Helsingør i 1986.
Oprindeligt var det hensigten at elektrificere alle hovedbaner øst for Storebælt, men efter vedtagelsen af den faste Storebæltsforbindelse blev det i stedet besluttet at elektrificere strækningen København-Fredericia-Padborg i stedet. Desuden er eldrift indført på Sønderborgbanen og den faste Øresundsforbindelse, men herefter er udbygningen af den elektriske drift sat i bero.
1990'erne blev præget af massive investeringer i nye togsæt og anlæg af faste forbindelser over Storebælt og Øresund. Efter indsættelsen af de første IC3-tog i 1990 kunne man basere hele fjerntrafikken på anvendelse af togsæt fra 1991. Det betød flere direkte forbindelser og kortere rejsetider. I 1995 indsatte DSB de første elektriske regionaltog (ER), og året efter blev også de første nye S-tog sat i drift.
Med indvielsen af den faste Storebæltsforbindelse i 1997 og forøgelsen af hastigheden på hovedstrækningerne til 180 km/t samme år blev jernbanens konkurrenceposition over for ikke mindst den indenlandske flytrafik styrket markant. Det gav stærkt stigende passagertal.
Succesen fra Storebælt blev i 1998 fulgt op med lanceringen af visionen Gode Tog til Alle. Opskriften og erfaringen fra Storebælt - hyppige afgange med faste minuttal, stærkt forkortede rejsetider og anvendelse af moderne materiel med høj komfort - skulle overføres til alle DSB's strækninger.
Et centralt element i planen er anskaffelse af 83 IC4 og 23 IC2 tog, hvorefter de nuværende fjerntog - IC3 - vil blive overført til regionaltrafikken, som trænger til et kvalitetsløft.
Lufthavnsbanens åbning i 1998 og Øresundsforbindelsens indvielse i år 2000 styrkede jernbanens position yderligere. DSB er desuden blevet omdannet til en selvstændig offentlig virksomhed, der alene tager sig af passagertransport. Med en tidssvarende selskabsform, de mange investeringer i materiel og faste forbindelser og en engageret medarbejderskare ruster DSB sig til fremtidens udfordringer.