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. Een stoomlocomotief moet uren van tevoren al worden opgestookt voordat de machine kan worden ingezet. Naast kolen en water kost dit ook veel loon voor het personeel; op stoomlocomotieven moet namelijk ook een stoker aanwezig zijn. Houten rijtuigen zijn bij aanrijdingen onveiliger, omdat het hout veel minder sterk is, waardoor de rijtuigen volledig kunnen versplinteren. 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 en het sluiten van tramlijnen nam NS in 1955 afscheid van de laatste stoomtram. Op 31 augustus 1955 reed de NS 7742 'Bello' als laatste NS-stoomtram van Bergen aan Zee naar Alkmaar. Een jaar later nam NS op 16 juni 1956 afscheid van de laatste houten rijtuigen. Op 7 januari 1958 reed de NS 3737 als laatste stoomtrein, in dienst van de Nederlandsche Spoorwegen, van Geldermalsen naar het Spoorwegmuseum in Utrecht. Nederland was een van de eerste landen in Europa waar stoomlocomotieven en houten rijtuigen niet meer op het hoofdnet gebruikt werden. Op de grensbaanvakken met Duitsland waren echter tot in de jaren '70 nog Duitse stoomlocomotieven te zien. Bij Nederlandse industrieën rangeerden stoomlocomotieven nog veel langer door. In 1975 werden de LV 13 en LV 14 (de oude NS 8811 en 8826) als laatste stoomlocomotieven in commerciële dienst in Nederland terzijde gesteld na het sluiten van de laatste steenkolenmijnen in Zuid-Limburg een jaar eerder.

Tijdens de wederopbouw had de Nederlandsche Spoorwegen nieuw materieel nodig voor de treindienst op de spoorlijnen die net geëlektrificeerd werden. Tevens moesten de oude treinen van het type Mat'24 worden vervangen. NS bestelde in 1954 bij de Nederlandse treinenbouwers Allan te Rotterdam, Beijnes te Haarlem en Werkspoor te Utrecht de eerste elektrische treinstellen van het type Mat'54. Tussen 1956 en 1962 werden 68 tweedelige en 73 vierdelige treinstellen gebouwd. De Mat'54 heeft als eerste serie sinds de introductie van het gestroomlijnde ontwerp, met de komst van de Mat'34-stellen in 1934, een geheel nieuw ontwerp gekregen. De treinstellen kregen een grote neus, waardoor de machinist beter is beschermd mocht er een aanrijding plaatsvinden. Door hun karakteristieke neus kregen de Mat'54-treinstellen al snel de bijnaam Hondekop. De serie Mat'54 was een van de laatste binnenlandse treinstellen van NS die een restauratieafdeling kreeg. Na de Mat'54 kregen enkel de vierdelige Plan-T-treinstellen een volledige restauratieafdeling. De ICM-treinstellen werden nog wel voorzien van een kleine keuken. De beeldbepalende Hondekoppen reden jarenlang op de langeafstandsverbindingen vanuit de Randstad naar het noorden en naar Vlissingen. Doordat de Hondekoppen voor langeafstandverbindingen waren besteld werd rijcomfort boven acceleratie verkozen. De treinstellen waren zwaar waardoor ze langzaam optrokken, maar ze hadden wel uitstekende rijeigenschappen. Hierdoor waren de treinen erg geliefd bij personeel en reizigers. De treinstellen hadden een maximumsnelheid van 140 km/u.

In 1957 werd het baanvak tussen Roosendaal en het Belgische Essen als eerste grensbaanvak tussen twee landen in Europa voorzien van bovenleiding. NS besloot samen met de Belgische NMBS om met elektrisch materieel een treindienst tussen Amsterdam Centraal en Brussel-Zuid te rijden. Doordat onderweg op Antwerpen-Centraal moest worden gekeerd, werden treinstellen besteld. Voor de Beneluxdienst werden twaalf tweedelige treinstellen gebouwd die zijn afgeleid van de Mat'54-serie van NS. Acht Mat'57-stellen kwamen in eigendom van NS en vier treinstellen werden van de NMBS. Dit is ongeveer dezelfde verdeling tussen beide landen als het traject waar de Beneluxstellen gaan rijden, dat voor tweederde deel in Nederland ligt. De Nederlandse stellen kregen de nummers 1201 t/m 1208 en de Belgische de nummers 220.901 t/m 220.904. Voor de Beneluxdienst kregen de twaalf treinstellen een aparte huisstijl: donkerblauw met een doorlopende gele band. De Mat'54 en de Mat'57 werden voorzien van scharfenbergkoppelingen, waarmee de treinstellen samen dienst konden doen met de oudere series Mat'35, Mat'36, Mat'40, Mat'46 en de Pec-postrijtuigen.

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. Het ontwerpbureau Teldesign, waar Gert Dumbar werkte als grafisch ontwerper, kreeg in 1967 van NS de opdracht om een geheel nieuwe huisstijl te ontwerpen. Gert Dumbar ontwierp het nieuwe logo en NS kreeg ook bedrijfsbreed een nieuwe, frisse kleur: geel. Alle treinen werden geel gemaakt, met onderling wel enkele verschillen. De intercity-treinstellen werden voorzien van een donkerblauwe horizontale band over de gehele lengte. De stoptreinen kregen op elk rijtuig drie schuine blauwe strepen. Op 11 januari 1968 werd de eerste trein, voorzien van de opvallende gele huisstijl, gepresenteerd aan de pers. Het betrof een Mat'64-treinstel dat vers uit de fabriek kwam. 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.

NS liet alle 68 tweedelige Mat'54-treinstellen schilderen in de nieuwe gele stoptreinkleurstelling. Aangezien de Hondekoppen het beste geschikt waren om de nieuwe intercitytreinen van NS te rijden, werden 37 vierdelige treinstellen verbouwd voor deze diensten. Naast de nieuwe kleur aan de buitenkant werd het hele interieur gereviseerd en een stuk comfortabeler gemaakt. De overige vierdelige Hondekoppen werden, net als de tweedelige treinstellen, voorzien van de stoptreinkleuren. Om verwarring te voorkomen, werden de nummers van alle intercity Hondekoppen aangepast door een '1' voor het nummer te plaatsen. Hierdoor ontstond de nummerserie 1700. Hoewel de Hondekoppen verschillende intercity- en stoptreinkleuren hadden gekregen, werden de treinstellen wel door elkaar gebruikt in zowel de intercity- als de stoptreindiensten. Met het in dienst komen van de nieuwe elektrische locomotieven van de serie 1700 werden de intercity Hondekoppen begin jaren '90 weer teruggenummerd naar de 700-serie.

In 1977 werden de eerste zeven prototypetreinstellen van de nieuwe serie ICM gebouwd. Na enkele aanpassingen liet NS tussen 1983 en 1994 137 treinstellen bouwen, waarmee NS in totaal 94 driedelige en 50 vierdelige Koplopers in dienst stelde. De ICM's werden gebouwd voor de intercitydiensten en vervingen hiermee de Mat'54-stellen. Eind jaren '80 begon NS met het afvoeren van de oude Mat'54-treinstellen. Op 15 januari 1996 werd de laatste Mat'54 door NS buitendienst gesteld. Er zijn twee treinstellen van de serie Mat'54 bewaard gebleven: de tweedelige 386 van het Spoorwegmuseum en de vierdelige 766 van Stichting Hondekop. Tevens heeft Stichting Hondekop op 14 juli 2017 de enige bewaarde Mat'57, de 220.902, welke sinds 1987 terzijde stond in België naar Nederland gehaald. Bij de Camping Land uit Zee in Wieringerwerf staat een deel van de Mat'54 375, in het treinstel kan worden overnacht.