Période a : 1832 à 1870
Période b : 1871 à 1918
Période c : 1918 à 1925
C'est âge d’or du chemin de fer depuis sa construction jusqu'à l'achèvement d'un réseau de voies cohérent. Création de nombreux réseaux ferroviaires nationaux et privés, généralement de dimension régionale. Développement de la locomotive à vapeur jusqu'à la réalisation de sa forme définitive. Présentation du parc de véhicules aux couleurs variées en fonction des différentes compagnies.

• 1838 : Compagnie du Chemin de Fer de Paris à Orléans
• 1845 : Compagnie des chemins de fer de Paris à Strasbourg
• 1845 : Compagnie du Chemin de Fer du Nord
• 1850 : Compagnie des Chemins de Fer de l'Ouest
• 1853 : Compagnie des Chemins de Fer de l'Est
• 1855 : Compagnie du Midi et de la Compagnie des Chemins de Fer de l'Ouest
• 1857 : Création du réseau PLM (Compagnie du Chemin de Fer de Paris à Lyon et à la Méditerranée)
• 1876 : Création de la Compagnie des Chemins de Fer de l'État
• 1878 : Création du Réseau de l'État
• 1883 : Concession des réseaux à 6 compagnies :
• Paris Lyon Méditerranée,
• Compagnie d'Orléans,
• Compagnie du Midi,
• Compagnie du Nord,
• Compagnie de l'Est,
• Compagnie de l'Ouest
• 1909 : Reprise des activités de la Compagnie des Chemins de Fer de l'Ouest par la Compagnie des Chemins de Fer de l'Etat
• 1919 : Les chemins de fer d'Alsace et de Lorraine reviennent à l'État français.

Période a : 1926 – 1933
Période b : 1934 – 1937
Période c : 1938 – 1945
Formation des grandes administrations ferroviaires nationales dans plusieurs pays. Large unification des directives de construction et d'exploitation ainsi que normalisation dans la construction des véhicules. Introduction de l'exploitation ferroviaire électrique.
A l’origine, les réseaux n’ont pas de logo bien défini. L’acronyme qui les désigne (PLM, Etat, Nord, Est, PO, AL et Midi) est le plus souvent écrit en majuscules sur le côté du matériel, en blanc ou en jaune (La carte des anciens réseaux en 1932).
C'est ainsi que la SNCF, à sa naissance le 31 août 1937, marque ses voitures de voyageur de façon modeste. En revanche, un logo rond apparaît en tête de ses machines, sous la forme d'une belle plaque de fonderie, souvent en lieu et place du 3ème phare des matériels allemands importés ou récupérés au titre des dommages de la guerre de 14-18.

On voit par la suite ce logo apparaître en jaune sur le flanc des voitures de voyageur vertes.

Période a : 1946 – 1949
Période b : 1950 – 1955
Période c : 1956 – 1960
Période d : 1961 – 1970
Reconstruction et réorganisation du système d'exploitation ferroviaire gravement touché par la guerre. Début du changement de traction par la mise en place de l'exploitation ferroviaire électrique et diesel, déclin progressif du transport ferroviaire avec des locomotives à vapeur. Développement d'un parc de véhicules moderne et d'une nouvelle technique de signalisation.

Ce nouveau logo n’apparaît que sur les documents, dans les gares et sur les affiches. Le matériel, quant à lui, continue de porter le beau logo rond ou tout simplement le sigle SNCF en jaune.

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Période a : 1971 – 1979
Période b : 1980 – 1990
Achèvement complet du changement de traction avec passage à l'exploitation ferroviaire électrique et Diesel. Introduction d'un schéma d'immatriculation adopté au plan international pour les voitures et les wagons..

En 1972, un nouveau logo apparaît sans que l’on puisse rattacher son apparition à un événement précis (le record du monde de vitesse de 331 km/h a été atteint par un train de la SNCF en 1955). Mais c’est l’époque d’une grande modernisation sous l’impulsion de l’UIC (l'Union Internationale des Chemins de fer) est une association internationale représentant au niveau mondial les entreprises ayant une activité dans le domaine du chemins de fer), entrainant le renouvellement du parc voyageurs.

Ce nouveau logo est remplacé en 1985 par le logo "Nouille" créé par Roger Talon (célèbre designer industriel qui a notamment dessiné le train Corail et le TGV Atlantique). Il utilise à peu près le même concept que le logo précédent sauf que les lignes sont doublées, symbolisant ainsi le rail et la fluidité. Le logo sera inscrit de différentes couleurs, et parfois en blanc.

Mis en service en 1981, un réseau de lignes nouvelles à grande vitesse a été construit entre Paris et Lyon. Ce nouveau service, dit TGV (Train à Grande Vitesse), ouvrit au public le 27 septembre 1981. Le style du TGV, tant intérieur qu’extérieur avec le nez caractéristique des motrices, est dû au designer français Jacques Cooper et a marqué les générations suivantes de matériel. Cette première génération de TGV se caractérise par sa livrée orange.

Période a : 1991 – 1995
Période b : 1995 – 1998
Période c : 1998 - 2004
Création de réseaux à grande vitesse, profond remaniement du schéma d'immatriculation pour les voitures et les wagons.
Le TGV Atlantique a été mis en service en 1989 entre Paris et l’ouest de la France. La SNCF diversifie et modernise son image. Les livrées FRET et Corail plus prennent des couleurs, et le développement des réseaux régionaux libère la créativité visuelle.

Le logo "Casquette", plus coloré, fait son apparition en 1992.

Période a : 2005
Application des directives européennes ouvrant le réseau ferré à la concurrence. Circulation effective des premiers trains d’opérateurs privés sur le réseau principal. Les matériels destinés au trafic voyageur régional sont choisis par les collectivités territoriales. Application d’un nouveau logo "CARMILLON".

En 2006, sort le nouveau logo que l’on voit maintenant sur la plupart des matériels.

En 2011, la SNCF dévoile une version simplifiée de son logo présentant des angles arrondis et sur laquelle les reflets des lettres ont été supprimés afin de gagner en lisibilité.