成立した同盟ではあったが、遼に対して挟撃作戦を開始しようとした矢先、北宋では方臘の乱が発生し、その鎮圧に北伐軍を転用せざるを得ず、北宋は作戦に出遅れてしまった。方臘の乱鎮圧後、ようやく童貫を指揮官に北宋軍は出征したが、耶律大石、耶律淳らの率いる遼の残党（北遼）の抵抗は予想以上に激しく、首都である燕京攻略に手こずるばかりか逆襲を受け、白溝河にまで退却を余儀なくされるほどの大打撃を受けた。耶律淳の死後にそれに乗じて劉延慶の指揮の下、燕京奇襲が実行され、耶律大石を市街戦にまで追い詰めたが、結局この攻撃も耶律大石の強固な防戦により失敗した。童貫は北遼の李処温と内通し、これに謀反を起こさせたが、この謀略は耶律大石に露呈し、李処温は処刑された。万策尽き、独力での燕京攻略は不可能と判断した童貫は、金に燕京攻略を依頼した。これを受理した阿骨打は、北方より三路から燕京を攻撃し、耶律大石は居庸関においてこれを迎撃したが、敗北して金軍に捕らえられ、燕京は陥落した。このとき金の群臣は阿骨打に、北宋が燕京攻略の役に立たなかった事実により、燕京の譲渡を拒否してはどうかと進言した。しかし、阿骨打は海上の盟を理由にその進言を退け、住民、財産の略奪を行った後、事実上の空城を譲渡し、更に北宋に必要経費の数倍にあたる戦費（銅銭百万緡、兵糧二十万石）を請求するという実利重視の方針を取った。
徽宗期の1115年、金の太祖阿骨打は遼の討伐軍を撃破し、国家としての基礎を固めた。この国際情勢を観察していた北宋は童貫、趙良嗣らが勃興著しい金と結んで遼を挟撃することを進言し、馬政を派遣し金との交渉を行った。この時、陸路では遼の領土を通過しなければならないため、馬政は海路で金の領土である遼東に赴いた。交渉の結果同盟が成立し、海路で相互に往来したことから、この条約は「海上の盟」と称されることになった。
北宋は建国当初より太祖趙匡胤の方針により、文治主義が国是であり軍隊は弱体であった。このため常に西夏など周辺諸国の軍事的脅威に晒され、中でも北方の遼は、遼が強力な国家であったという事実に加え、領土問題（燕雲十六州）という火種を抱えているという事情もあって最大の脅威であった。このため北宋は真宗期以降、対外的に「澶淵の盟」等に代表される条約を締結、「歳幣」と称する金品を支払うことで名目上の友好関係を成立させてきた。
1760年代後半、コールブルックデール社は木製のレールの上面に鋳鉄のプレートを固定し始めた。これにより軌間の様々なバリエーションを使用することができるようになった。最初はラケット型ループ線でのみ折り返し可能であったが、後に切替可能な可動点（後の分岐器）が使用されるようになった。フランジのない車輪がL字型の金属板の上を走るプレートウェイというシステムが導入された。導入の正確な日付は議論されているが、シェフィールドの炭鉱管理者であるジョン・カーは1787年にこのL字型レールを発明した。1803年にウィリアム・ジェソップはロンドンの南部で、時に世界初の公共鉄道と誤って引用されるサリー・アイアン鉄道を開業させた。一方、ウィリアム・ジェソップは以前、1789年にレスターシャー州ラフバラーのナンパンタンにあるチャーンウッド森林運河への鉄道を敷設する際には鉄製エッジレールとフランジ付きの車輪を使用していた。1790年、ジェソップとそのパートナーであるウートレムはエッジレールの製造を開始した。また、ジェソップは同年にバターリー・カンパニーのパートナーになった。最初にエッジレールを使用し建設された公共鉄道は1796年に開業したレイク・ロック鉄道であり、したがってこの鉄道が世界初の公共鉄道となる。この路線の主な目的は石炭を運搬する貨物輸送であったが、乗客の輸送も行っていた。鉄道を建設するこれらの2つのシステム、L字型レールとエッジレールは19世紀初頭までずっと並んで存在し続けていた。しかし、フランジ付き車輪とエッジレールの優位性が証明されこの時代の鉄道の標準となった。レールに使用されている鋳鉄は脆く重い負荷が掛かると簡単に破損してしまうため、重い荷重が掛かり続ける鉄道のレールとして満足のいくものではなかった。1820年にジョン・バーキンショーによって発明された錬鉄が鋳鉄に取って代わった。錬鉄（単に"鉄"とも）は破断する前にかなりの変形を受けることができる延性材料であったことから鋳鉄よりも鉄道のレールに適していた。しかし、1784年にヘンリー・コートが攪拌精錬法の特許を取得するまで、錬鉄の製造には莫大な費用が掛かっていた。1783年、コートは圧延法の特許も取得した。これらの製造法が確立されたことによりレールの製造コストが大幅に削減された。錬鉄の生産における次の重要な開発はジェームズ・ボーモント・ニールソン（1828年特許取得）によって開発された熱風法であり、これにより錬鉄の製造に必要なコークス（燃料）または木炭の量を大幅に減らすことに成功した。鋼鉄を安価に製造することを可能にするベッセマー法の開発により1860年代後半に始まった鉄道の大幅な拡張の時代をもたらした。鋼鉄製レールは耐久性が非常に高いため、より重い機関車、より長大な編成に対応することが可能になり鉄道の生産性を向上させた。しかし、ベッセマー法では鋼に窒素を混ぜるために時間と共に徐々に脆くなっていった。19世紀の終わりごろ、平炉がベッセマー法に取って代わり、鋼鉄の品質が向上しさらにコストが削減されることになった。このように、鋼鉄はレールに使用する金属として不動の地位を確立し、全ての鉄道の標準となった。1807年、世界初の馬車鉄道あるいは路面電車であるスウォンジー・アンド・マンブルズ鉄道がウェールズのスウォンジーとマンブルズの間に開通した。19世紀の終わりまで、馬は蒸気機関の発達後も路面電車の牽引手段として好ましい方法であり続けた。主な理由としては、街中の通りを通るその性質上煙を大量に出す蒸気機関車は好ましくなかったことが挙げられる。