早期火车以蒸汽机车为主，后来内燃机车出现了直流电机牵引。直流牵引电动机，尤其是直流串励电动机，调速性能和工作特性较好，能适应机车牵引需求。但直流电机存在换向器，结构复杂，维护工作量大，且在单极容量提升和使用条件上受限。20世纪中叶前，直流电机在铁路牵引领域占主导，如中国东风4B型内燃机车上就装有6台直流串励牵引电动机。

20世纪70年代起，交流异步电机牵引系统兴起。随着交流变频调速技术成熟，交流牵引电机可平稳可靠无级调速，调速范围大，且结构简单、体积小、重量轻、功率大、过载能力强、噪声小、再生制动力大、能防止车轮打滑、可靠性高、维护方便、节电效果明显，逐渐在各国铁路牵引中广泛应用，成为主流技术。中国在20世纪90年代开始相关研究，陆续攻克关键技术，搭建技术平台，应用于“中华之星”“和谐号”等高速列车。

永磁同步牵引系统是轨道交通下一代牵引系统的主流产品。与传统异步电机牵引系统相比，它更小、更轻、更节能，节能率最高可达30%。

2003年，中国中车株洲所组建国内首个永磁牵引系统研发团队，2011年在沈阳地铁2号线成功装车，实现首次应用。2013年，可用于时速350公里高速动车的永磁牵引系统研发成功。

2014年基于永磁电机控制的高速动车组下线，中国实现首套高速动车组永磁牵引系统的研制、试验和装车，使中国在该领域处于领先地位。