1837年法国铁路部门首次采用了列车运行图，以后其他国家也先后采用。
20世纪60年代初期以来，一些国家相继研究利用电子计算机编制列车运行图。中国铁路于1965年开始进行研究，中国铁路总公司已使用统一的列车运行图编制系统进行列车运行图的编制和管理。研究方法大体上有模拟人工的方法和人机对话的方法。如日本国有铁路主要采用人机对话的方法。
从2011年7月1日起，中国铁路实行新的列车运行图，客座总能力将达401.3万。铁道部自2011年8月28日零时起进行第二阶段的降速调图，过渡期共10天，涉及全路18个铁路局。
2012年12月21日零时起，中国铁路实行新的列车运行图；
2013年12月28日零时起，中国铁路实行新的旅客列车运行图；
2014年7月1日中国铁路实行新运行图；
2014年12月10日中国铁路实行新运行图。是7月1日调图后，中国铁路总公司对列车运行图进行的又一次较大调整。此次调图后，全国铁路旅客列车开行总数将达到2673.5对，比调图前增加226.5对。
2015年3月20日实行新运行图。
2015年7月1日零时起，全国铁路将实行新的列车运行图。根据新的列车运行图，全国铁路安排开行旅客列车2844.5对，其中动车组列车1696对，较原有运行图增开97对。
为服务国家“一带一路”战略，进一步提升铁路货运的运行品质和服务质量，新图优化了中欧班列、中亚班列运输组织，安排了中欧班列21列、中亚班列17列，较原有运行图各增加2列。
为加快铁路现代物流发展，新图安排货运班列165列，较原有运行图增加6列。其中，跨铁路局货物快运列车18列，特快货物班列10列，快速货物班列36列，快速集装箱班列5列，铁水联运集装箱班列30列，普快货物班列28列。
2016年1月10日零时起，全国铁路实行新的列车运行图。 增开旅客列车285.5对。运行图调整后，全国铁路开行旅客列车总数达到3142对，其中动车组列车1980.5对。
新图安排增开沈阳北－北京南、北京南－杭州东、贵阳北－深圳北等动车组列车；安排京沪、合福高铁等部分客流较大线路的G字头列车重联运行，使既有高铁的运能得到进一步提升。
调图后安排在既有线路开行的郑州－西宁、上海南－韶关东、深圳－洛阳、乌鲁木齐－南宁、西安－南京、兰州－合肥等长途普速旅客列车，将有效缓解部分方向客运能力紧张的局面，进一步便利沿线群众出行。
调图后，安排各类货物班列193列，较现图增加28列。安排开行中欧班列26列、中亚班列19列，较现图分别增加5列、2列。
