Первые упоминания о поселениях, находящихся в черте современного города, относятся к 1573 году (Кучино на реке Пехорке), 1623 году (село Савино-Спасское), 1776/1799 годам (Обираловка).
Строительство Нижегородской железной дороги (1858-1862 гг.) дало толчок к возникновению промышленных предприятий и новых поселений. В 1862 году появилась станция, а в 1877 году пристанционный поселок. К этому времени относится и строительство Кучинских кирпичных заводов и Саввинской мануфактуры.
В 1904 году был создан первый в Европе и второй в мире аэродинамический институт. Научную работу в нем возглавлял Н. Е. Жуковский. На территории своего подмосковного имения в Кучино Д. П. Рябушинский по проекту Е. А. Есипова и Э. Ф. Радзиевского выстроил двухэтажное главное здание с большим залом и сквозной четырехугольной башней высотой 20 метров, машинное здание с паровой машиной, мастерские, помещения для измерительных приборов и жилые дома для обслуживающего персонала и рабочих.
В 1906 году институт, вследствие разногласий, покидает Н. Е. Жуковский, но исследования продолжаются.
В 1911 году при институте строится Гидродинамическая лаборатория.
После революции все предприятия и торговые заведения были национализированы.
В 1918 году образован ЦАГИ и все основные приборы вывезли в Москву.
В 1934 году на базе гидродинамической лаборатории был образован филиал «ВОДГЕО» - Всесоюзного института водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрологии. На специальном полигоне в русле Пехорке отрабатывались схемы всех крупнейших гидроузлов страны. И в том же, 1934 году в основное здание усадьбы переехал из Москвы Гидрометтехникум.
В 1929 году произошло административное объединение поселков Обираловка, Афанасьево-Ольгинский, Ивановка. Был образован единый Обираловский поселковый Совет Реутовского района.
Кучино 30-х годов развивается как центр промышленности строительных материалов. Все кирпичные заводы объединились в один - им. Красной Армии и Флота (КРАФ). В 1935 году поселок Кучинского кирпичного завода и деревня Кучино объединились, получив статус поселка городского типа.
Важное значение для всех населенных пунктов (слагаемых будущего города) имела электрификация участка Горьковской железной дороги до станции Обираловка. В 1932 году было создано локомотивное депо, а 8 марта 1933 года первый электропоезд прошел из Обираловки в Москву.
17 января 1939 года поселок Обираловка получил статус рабочего поселка городского типа в составе Реутовского района и был переименован в поселок Железнодорожный.
В 1941 году мирная жизнь была прервана нападением фашистской Германии. В первые месяцы Великой Отечественной войны Саввинская фабрика проводила на фронт около 600 человек. На фабрике стали производить продукцию оборонного значения.
В Кучино разместился военный госпиталь. Из добровольцев - жителей района был сформирован 25-й батальон народного ополчения. В память о погибших в годы Великой Отечественной войны жителях города в микрорайонах города и поселке Купавна установлены мемориалы и обелиски.
В послевоенные годы экономика района пополняется новыми отраслями. В 1946 году создается научно-исследовательский институт строительной керамики с опытным заводом. В 1952 построен новый завод керамических блоков.
На основе деревообделочных мастерских, возникших в 1943 году, создается завод, который в 1952 году реорганизуется в деревообрабатывающий комбинат № 6.
7 августа 1952 года г. Железнодорожный стал городом районного подчинения в составе Балашихинского района. В сентябре 1960 года в черту города были включены рабочий поселок Саввино, часть рабочего поселка Керамического завода, поселок Локомотив и деревня Темниково. А 10 декабря 1960 года г. Железнодорожный стал городом областного подчинения.
На сегодняшний день территория современного города составляет 2265 гектар. Население 110 тыс. человек.
Одна из главных достопримечательностей города – православная церковь Спас Преображения второй половины XIX века, ныне подворье Дмитровского мужского монастыря Бориса и Глеба. Главную историческую и художественную ценность храма представляет фарфоровый иконостас, установленный в 1904 году и выполненный на Кузнецовских заводах.
С 1925 по 1931 годы в поселке Кучино жил и работал известный русский поэт Андрей Белый.