A Companhia Brasileira de Trens Urbanos – CBTU foi criada a partir da junção de uma empresa de projetos ferroviários Empresa de Engenharia Ferroviária S.A. – ENGEFER e de uma das diretorias da RFFSA – Rede Ferroviária Federal S.A., mais precisamente a Diretoria de Transportes Metropolitanos - DTM, responsável pela operação e manutenção do transporte de passageiros em todo o Brasil.

No dia 22 de fevereiro de 1984 foi constituída a CBTU com a missão de planejar, realizar estudos, projetos, implantar e construir o transporte de pessoas, operar e explorar comercialmente, ficando sob a responsabilidade da RFFSA, o gerenciamento do transporte de carga sobre trilhos. A CBTU se transforma em uma empresa subsidiária da RFFSA.

Os sistemas ferroviários aos poucos são transferidos da RFFSA para a CBTU, que passa a gerenciar primeiramente, em 1984, São Paulo e Rio de Janeiro, e posteriormente, Recife em 1985 e Belo Horizonte no ano de 1986.

São Paulo e Rio de Janeiro já vinham passando por um processo de modernização, ocorrendo o mesmo com Recife – Linha Centro e Belo Horizonte. Sendo que os dois últimos sistemas citados receberiam projetos que os transformariam em metrôs de superfície.
O Sistema de Recife já era identificado em suas respectivas regiões de operação como METROREC e o de Belo Horizonte como DEMETRÔ.

Mais tarde, em 1988, são transferidos os sistemas de Recife - Linha Sul, Fortaleza, Salvador, Natal, João Pessoa e Maceió.

Os sistemas ferroviários são denominados então de Sistemas de Transporte Ferroviário Metropolitanos, ficando assim estruturados: Administração Central, com sede na cidade do Rio de Janeiro, seis Superintendências - Rio de Janeiro, São Paulo, Belo Horizonte, Recife, Fortaleza e Salvador, e sob a gestão da Superintendência de Recife, três Gerências: João Pessoa, Natal e Maceió.

Durante seis anos, desde a criação da CBTU, é implantado o Programa de Modernização da Ferrovia, até que, com a criação do Plano Nacional de Desestatização – PND, em 1990, dá-se o início da implantação do Programa de Estadualização dos Sistemas de Trens Urbanos de Passageiros sobre Trilhos. Este Programa consiste em recuperar e modernizar todos os sistemas operados pela CBTU, para mais tarde serem Estadualizados e futuramente privatizados.

Em setembro de 1993, a CBTU deixa de ser subsidiária da RFFSA, tornando-se uma empresa ligada diretamente ao Ministério dos Transportes, com sua missão, a partir de então, focada na modernização e expansão dos sistemas que operava visando à transferência da administração e gestão daqueles sistemas para os poderes locais de governo.

No ano de 1994, é iniciada a implantação da Descentralização dos Sistemas, transferindo para os governos dos Estados de São Paulo, representado pela Companhia Paulista de Trens Metropolitanos - CPTM, e do Rio de Janeiro, representado pela Companhia Fluminense de Trens Urbanos – FLUMITRENS, os respectivos sistemas ferroviários.

No ano de 1997, é criada a Companhia Cearense de Transportes Metropolitanos - METROFOR, com a finalidade de projetar o metrô da Região Metropolitana de Fortaleza e futuramente operá-lo, ficando , na ocasião, para a Superintendência de Fortaleza, a missão de operar e manter o transporte de passageiros sobre trilhos.

No ano de 2002, é transferida para o Governo do Estado do Ceará, representado pelo METROFOR, a Superintendência de Fortaleza – STU-FOR, com a função de implantar, operar e manter o sistema metrô.

Hoje a CPTM – Companhia Paulista de Trens Metropolitanos, gerencia a operação de São Paulo, a SUPERVIA, formada pelo consórcio de empresas BANCO PACTUAL, RENFE e CAF, tem a concessão para operar e manter o sistema de bitola larga do Rio de Janeiro, assim como o trecho de bitola estreita que vai da estação Japeri até a estação de Paracambi e o trecho entre as estações de Gramacho até Vila Inhomirim.

A Companhia Estadual de Engenharia de Transporte e Logística - CENTRAL, criada em 2001, opera o sistema de bitola métrica do Fundo da Baía de Guanabara, ou seja, os ramais ferroviários de Niterói / São Gonçalo / Visconde de Itaboraí, Saracuruna / Magé / Guapimirim e o sistema de Bondes que liga o centro da cidade do Rio de Janeiro ao bairro de Santa Teresa.

O Programa de Descentralização para o Sistema de Salvador está amparado na união dos governos Estadual e Municipal e da Iniciativa Privada, representados pela Companhia de Transportes de Salvador – CTS, empresa criada no ano de 2000, para implantar e operar o metrô da Região Metropolitana de Salvador. Em 2005, o Sistema de Trens Urbanos da cidade (trecho ferroviário entre as estações de Calçada e Paripe) foi transferido para a Prefeitura de Salvador.

Atualmente, a CBTU opera os trens de passageiros nas cidades de Recife, Belo Horizonte, João Pessoa, Natal e Maceió.

A CBTU é uma empresa vinculada desde 2003 ao Ministério das Cidades, assim como o DENATRAN – Departamento Nacional de Trânsito e a Trensurb - Empresa de Trens Urbanos de Porto Alegre S.A.