从铁路行车的第一天起，保证行车安全就成为首要问题。火车只能在固定的轨道上跑，如果在同一位置同时出现"第二者"，后果不堪设想。 　　火车是在英国发明的，最早的列车是由一位带绅士礼帽、穿黑大衣和白裤子的铁路员工骑马在前引导运行的。他边跑边以各种手势发出信号，就像现在的交警指挥汽车一样。当然这只能是在白天行车，每小时才走10公里。后来发明了用长方形板子作信号，横向是停车，顺向为行进。夜间则以灯光显示，红灯停，白灯行。1841年英国人古利高里发明了长方形的臂板式信号机，它安装在一个高柱子上，以臂板放水平位表示停车，向下倾斜45°表示行进。夜间仍用红、白灯作信号表示停或行，由于白灯易与住家灯光混淆，后改为绿灯，后来还增加了黄灯表示注意或减速。这样的信号机一直沿用下来，不过臂板的个数、形状、颜色、显示方法都有了改进。操纵方式由人站在机柱下扳动，改为将导线连到值班房进行操纵，减轻了工人劳动强度，也提高了效率。
　　美国罗宾逊博士于1872年发明了轨道电路，他第一次实现了列车自动控制信号的显示。现代铁路用自动信号设备在车站间设几个闭塞分区，每个分区间隔1．5～2公里。入口处设闭塞信号机，显示绿灯时，确定前方有两个闭塞分区空闲，列车可按允许速度运行；黄灯说明前方只有一个闭塞分区空闲，提醒司机注意随时可能出现红灯。这样，两个车站间可以同时运行两三列火车，既保障了行车安全，又提高了线路使用率。
　　地形、气候会给司机造成了望障碍，于是机车自动信号应运而生。司机室里安放了一架与地面显示完全相同的小信号机，给列车加了个双保险。万一列车闯红灯，自动停车装置会拉响警笛并紧急刹车。
　　在铁路和公路交叉的道口上，有道口自动信号机来报警护行，当列车驶过时，两个红灯交替闪光，电铃鸣响，栏木上三个信号灯亮起，接着栏木自动放下，直到列车驶过才升起。
　　铁路信号还有旗、牌、标志、火炬等视觉信号，以及号角、口笛、鸣笛、响墩等听觉信号。比如在线路中间竖块红色方牌表示此段正施工，列车不得驶入。线路若遇到灾害或事故，可在左侧钢轨上隔20米放响墩，发出爆炸声，要求紧急停车。
　　手信号靠旗子或灯（白天用旗，晚上用灯）或徒手按规定方式显示发车、减速、通过、引导等信号。如两车相会时，右手高举拢起的旗子，表示邻线车安全，这是打招呼，也是互检信号。机车鸣笛也构成一种信号，如火车发出一长声三短声表示列车发生危险，需要救援。铁路信号的颜色除了基本的红黄绿外，还有月白、蓝、紫、白作为辅助色，以满足不同的需要。
　　新中国成立50年来，铁路信号设施有了很大的改进和发展，现仅京九铁路的信号设施已达到18种，像李玉和仅靠手中的一盏红灯指挥列车行进早已成为历史了。