Городской статус Железнодорожный получил в 1952 году, но первые упоминания о деревнях в этих местах относятся к 16 веку. Основу будущего города составили села Кучино, Обираловка и Савино-Спасское. В 1862 году через эти места прошла железная дорога Москва – Нижний Новгород. Появилась станция и привокзальный поселок – Обираловка.
В конце 19 века предприимчивые московские купцы покупают у князей Голицыных прилегающие к станции земли, разбивают их на участки и продают для строительства дач. Так возникли дачные поселки Ольгино, Афанасьевский и Ивановский, позднее ставшие частью города.
В 1904 году на средства известного мецената Д.П. Рябушинского в Кучино создается аэродинамический институт. Его научным руководителем становится Н.Е. Жуковский. Институт сразу стает признанным во всем мире научным центром. Уже в те времена его сотрудниками изучались возможности полета на другие планеты. На надгробии Рябушинского в Париже упомянуто всего два эпизода его богатой биографии: член-корреспондент Французской академии и основатель института в Кучино.
В Кучино с 1925 года жил известный русский поэт и писатель Андрей Белый.
В городе четыре действующих православных храма. Церковь Спас Преображения несомненно является главной достопримечательностью города. Ее строительство длилось 42 года. В 1904 году на фарфоровых заводах Кузнецова для церкви был изготовлен уникальный иконостас.
Старинная усадьба Троицкое-Кайнарджи – бывшее имение фельдмаршала Румянцева-Задунайского. В 1775 году сюда со всем двором приезжала Екатерина Вторая. В этих местах начинались династии купцов и меценатов Морозовых и Рябушинских.
Столица постепенно наступает на Железнодорожный. В настоящее время от МКАД до ж.д. станции, считающейся центром города, всего 10 километров.