Na de Tweede Wereldoorlog herstelde de Nederlandse economie snel. Hierdoor kon Nederland, deels met het Amerikaanse Marshallplan, in de wederopbouw veel nieuw spoorwegmaterieel aanschaffen. Doordat de treinen en de infrastructuur heel ernstig waren beschadigd, werd besloten om tijdens het herstel grote stappen te maken in het moderniseren van het spoorwegnet. Grote delen van het spoor werden geëlektrificeerd en het materieelpark werd flink gemoderniseerd met de komst van veel nieuw materieel. Met de enorme modernisering wilde de Nederlandsche Spoorwegen in de jaren '50 stoomlocomotieven en houten rijtuigen buitendienst stellen. Tevens wilde NS het, meestal slecht presterende, materieel dat na de oorlog uit legerdumps en elders uit Europa werd gekocht of gehuurd snel vervangen. In de jaren na de oorlog bestelde NS, tot en met 1959, 173 dieselrangeerlocomotieven (de series 200, 450, 500, 600 en 700), 286 diesellocomotieven voor op de hoofdbaan (de series 2200, 2400 en 2600, de 2600'en werden in 1958 al aan de kant gezet), 100 elektrische locomotieven (de series 1100, 1200 en 1300), 311 rijtuigen (de series Plan-D, Plan-E, Plan-K en Plan-N), 48 postrijtuigen (de series Pec, Plan-C, Plan-E en Plan-L), twee fietsrijtuigen (Dec-rijtuigen, de rijtuigen werden na één jaar omgebouwd naar Pec-postrijtuigen), 297 elektrische treinstellen (de series Mat'46, Mat'54 en Mat'57), 81 dieseltreinstellen (de series Plan-X en TEE DE4) en meer dan tien duizend nieuwe goederenwagons. Door al het nieuwe materieel reed NS op 16 juni 1956 voor het laatst een trein met houten rijtuigen. NS reed nog uitsluitend met comfortabelere en veiligere stalen rijtuigen. Twee jaar later verving NS ook de laatste stoomlocomotief. De 3737 reed als laatste stoomtrein van NS op 7 januari 1958 van Geldermalsen naar het Spoorwegmuseum in Utrecht. Hier werd de locomotief door NS overgedragen aan het Spoorwegmuseum en opgenomen in de collectie. Nederland was een van de eerste landen in Europa waar stoomlocomotieven niet meer op het hoofdnet gebruikt werden. Op de grensbaanvakken met Duitsland waren echter tot in de jaren '70 nog wel Duitse stoomlocomotieven te zien. Ook bij bedrijven rangeerden stoomlocomotieven nog tot aan het begin van de jaren '70. De ex-WSM 23 rangeerde bij de Verenigde Coöperatieve Suikerfabrieken (VCS) in Zevenbergen en werd in 1970 als een van de laatste stoomlocomotieven buiten dienst gesteld.

Tijdens de Tweede Wereldoorlog bestelde NS haar eerste serie elektrische locomotieven. De tien locomotieven van de serie 1000 werden in 1948 en 1949 geleverd. Na deze, kleine en met oudere technieken gebouwde, serie locomotieven bestelde NS tussen 1948 en 1954 honderd moderne locomotieven, verspreid over de series 1100, 1200 en 1300. De locomotieven van de serie 1000 werden in het olijfgroen geleverd. NS wilde voor al haar nieuwe elektrische locomotieven en rijtuigen een nieuwe kleur. Deze kleur werd gekozen toen de NS-directeur F.Q. den Hollander en zijn vrouw, mevrouw Den Hollander, in 1949 de Alsthom-fabriek bezochten, waar op dat moment de serie 1100 werd gebouwd. De Franse ontwerper Paul Arzens liet een aantal kleuren zien die het nieuwe materieel zou kunnen krijgen. Mevrouw Den Hollander zou hebben gekozen voor turkoois; ze wilde vrolijke kleuren en de kleur paste bij haar Wedgwood-servies. Er werd besloten om alle nieuwe elektrische locomotieven en rijtuigen die werden gebouwd te schilderen in het turkoois. Al snel bleek de lichte turkooise kleur erg besmettelijk met viezigheid door het stoom van de nog rijdende stoomlocomotieven en het koolstof dat van de stroomafnemers kwam. In 1954 werd besloten om het turkoois te vervangen door het donkere Berlijns blauw. De olijfgroene 1000-serie werd toen ook Berlijns blauw geschilderd.

De Nederlandsche Spoorwegen bestelde in 1948 en 1949 vijftig locomotieven bij het Franse Alsthom. De elektrische locomotieven waren afgeleid van de serie SNCF BB 8100. De locomotieven kregen de nummers 1101 t/m 1150 en werden in het turkoois geleverd. NS bestelde in 1954 nog tien locomotieven bij Alsthom; de locomotieven kregen de aansluitende nummers 1151 t/m 1160. Deze latere locomotieven werden in het Berlijns blauw geleverd. De 1100'en hadden een maximale snelheid van 135 km/u. Het stoot- en trekwerk werd bij de 1100'en niet aan de locomotiefkast bevestigd, maar aan de draaistellen. Mede hierdoor, en doordat de draaistellen vrij kort op elkaar waren geplaatst, hadden de locomotieven een erg onrustige loop. Hierdoor vielen machinisten weleens van hun klapstoel. Begin jaren '70 werden de klapstoelen vervangen door volwaardige machinistenstoelen. De locomotieven werden ingezet voor intercitytreinen, internationale treinen (tot aan de grens) en goederentreinen.

Op 8 januari 1962 was de 1131 met elf rijtuigen onderweg als sneltrein vanuit Leeuwarden via Utrecht naar Rotterdam. Bij Harmelen Aansluiting moest de sneltrein wachten op twee treinstellen Mat'46 die voorlangs zouden kruisen om vanuit Rotterdam via Woerden en Breukelen naar Amsterdam te rijden. Door de dichte mist zag de machinist van de 1131 het gele sein niet, waardoor hij met een hoge snelheid door het rode sein reed. De machinist deed nog een snelremming, maar botste met een snelheid van 107 km/u op de stoptrein. Bij de ramp vielen 91 doden en 54 gewonden. Na de ramp in Harmelen werd de invoering van het Automatische treinbeïnvloeding (ATB)-systeem versneld. Dit systeem waarschuwt de machinist als hij een geel sein passeert of als hij te hard rijdt.

In de jaren '60 ging het slecht met de Nederlandse Spoorwegen. De reizigersaantallen liepen terug, omdat steeds meer mensen een auto konden kopen. Daarnaast liep het goederenvervoer ook terug door de opkomst van vrachtwagens en de vondst van het Groningse gasveld. Om de verliezen tegen te gaan, besloot NS flink te investeren in het rijden van meer treinen en het hele bedrijf een nieuwe, frisse huisstijl te geven. In 1968 ontwierp Gert Dumbar, grafisch ontwerper bij ontwerpbureau Teldesign, het nieuwe NS-logo. Naast het nieuwe logo kreeg NS ook bedrijfsbreed een nieuwe, frisse kleur: geel. Alle treinen werden geel gemaakt, met onderling wel enkele verschillen. Alle locomotieven werden geel met grijs. NS wilde geen extra kosten maken om het rijdende materieel te voorzien van de nieuwe gele kleur. Hierom werd besloten om de treinen enkel te schilderen als ze voor andere werkzaamheden al in de werkplaats zijn. Alle treinen kregen wel snel het nieuwe NS-logo op de originele huisstijl. Het duurde van 1968 tot eind jaren '80 tot alle treinen in de oude huisstijlen waren overgeschilderd of gesloopt. De 2275, die bewaard is gebleven, is hierop de uitzondering. De locomotief behield tot zijn buitendienststelling in 1994 de bruine kleur.

De 1129 botste in 1978 op de, toen nog, enkelspoorige brug over de IJssel bij Westervoort frontaal op een Blauwe Engel. Na dit ongeval besloot NS om alle 1100'en te voorzien van een botneus om de machinist bij een aanrijding beter te beschermen. De locomotieven kregen dezelfde neuzen als de toen nieuwe locomotieven van de serie NS 1600, gebouwd door Alstom. In drie jaar tijd werden alle 1100'en aangepast. Het aanbrengen van de botsneuzen en het schilderen van de locomotieven in de nieuwe geel-grijze kleur werd niet tegelijk gedaan. Hierdoor reden er kortstondig blauwe 1100'en rond die al voorzien waren van botsneuzen en ook geel-grijze 1100'en nog zonder botsneus. Bij de Berlijns blauwe locomotieven met een botsneus werden de zijkanten van de neuzen ook blauw gemaakt en de voorkant geel.

In de jaren '70 wilde NS alle locomotieven van de series 1100, 1200 en 1300 in de jaren '80 buitendienst stellen. Van de drie locomotiefseries die in de jaren '50 waren gebouwd werd besloten om de 1200 en 1300-locomotieven nog een levensverlengde beurt te geven. De 1100-serie kreeg dit niet en in de tweede helft van de jaren '80 begon NS met het afvoeren van de 1100'en. Na een paar jaar werd besloten om de afvoer van de locomotieven toch te staken en de 1100'en weer te reviseren om ze langer in dienst te houden. De 1100, 1200 en 1300'en zullen alle drie in de jaren '90 terzijde worden gesteld. Tussen 1991 en 1994 leverde Alstom 81 elektrische locomotieven van de serie 1700 aan NS. Alle 1700'en werden ingezet samen met de DD-AR-stammen. Tussen 1996 en 1998 werden vijftig mDDM-motorrijtuigen geleverd. Deze motorijtuigen vervingen een groot deel van de 1700'en van hun DD-AR-stammen. De 1600-locomotieven uit de jaren '80 en de 1700'en vervingen daarna de oude locomotiefseries 1100, 1200 en de 1300 in de reizigers- en goederendiensten. Begin jaren '90 werd weer begonnen met het terzijde stellen van de 1100-serie. Halverwege de jaren '90 werd ook begonnen om de 1200'en terzijde te stellen. Aan het einde van de jaren '90 volgde ook de 1300-serie. Rond de eeuwwisseling had NS afscheid genomen van de laatste 1100, 1200 en 1300'en.