臺灣糖業鐵路始於1906年臺灣製糖株式會社的橋頭糖廠鋪設的762公釐鐵道，不過當時僅是用水牛牽引或人力推行的臺車軌道，1907年時橋頭糖廠才開始廣設原料線，於該年11月使用蒸汽機車。而最早開始經營長期糖鐵客運的是鹽水港製糖的「新營至岸內」路線，於1909年5月20日開始營運，這條路線也就是後來的布袋線。而由於有時候鄰近的糖廠各歸屬於不同的會社，導致路線即使相鄰也不會銜接的現象。而在日治時期，糖業鐵路的興建主要集中在1907年到1912年（開創期）與1927年到1940年（擴充期），二次大戰後據統計當時糖業鐵路共有2964.6公里，其中2337.5公里是專用線，627.1公里為營業線（含99.2公里的臺車營業線）。

二次大戰後臺灣各地的糖業鐵路均由台灣糖業公司接收管理，並且將各區糖鐵連接起來（如南北平行預備線的興築），同時也興築新路線，營業線數量也日漸增多。客運方面在1953、1954年時路線數達到41線，里程共約675公里，每日定期班車有600多次，並在1957、1958年時達到全盛期，每日旅客約有6萬人。然而後來由於鄉鎮道路發展與小汽車普及，糖鐵開始衰退，1961年時客運只剩25條路線，1971年時則剩下17條路線，1981年只剩下3條，而隔年8月17日最後一條營業線嘉義線（北港線）的停駛宣告糖鐵客運的終止。而在客運衰退的同時，糖鐵最初的貨運功能也逐漸受到公路的衝擊，且隨著糖廠逐漸關閉，到了2010年代僅剩下虎尾糖廠馬公厝線仍在運作。

不過雖然大部分糖鐵已經停止運作，但近年來，糖業鐵路不斷嘗試轉型，向觀光化發展。首開先例的是位於台南市後壁區、原隸屬於新營糖廠的烏樹林車站重新修復並作為觀光列車開始營運，並獲得初步成功。並且溪湖糖廠的346號蒸汽機車和烏樹林糖廠的370號蒸汽機車可動態運轉。目前有觀光糖鐵行駛地區如下：

溪湖糖廠（彰化縣溪湖鎮）

蒜頭糖廠（嘉義縣六腳鄉）

新營糖廠＝營長牧場（臺南市新營區、柳營區）

烏樹林文化園區（臺南市後壁區）

橋頭糖廠（高雄市橋頭區）

虎尾糖廠（運蔗）

其中以新營＝營長牧場規模最大，跨越急水溪、全長4.6公里。其他四處俱為糖廠範圍內的短途體驗行程。

糖鐵別名五分車的由來有多種說法，一般說法是其約為標準軌（1435公釐）的一半，故稱五分，此外亦有人稱臺鐵1067公釐為七分車，採用標準軌的高鐵為十分車。然而蘇昭旭在其著作《台灣輕便鐵道小火車》指出五分車是1970年代才出現的名詞，又糖鐵軌距來自英國的二英呎六英吋，其兩倍為五英呎，即1524公釐的俄羅斯沙皇寬軌，顯然糖鐵軌距並非是標準軌的一半，而且臺灣首條採標準軌規格的鐵路路線是1997年3月28日的台北捷運淡水線，故臺灣人不可能在此之前用比較的方式得出糖鐵軌距是「五分」的說法。而該書中亦提到根據糖鐵前輩的口述，所謂「五分」，是指「五分仔力」，即指台糖火車在剛柴油動力化時的車速（三、四十公里）最快也只有約臺鐵的一半（七、八十公里）。黃智偉〈五分車一世紀〉一文則認為「五分車」這一暱稱在1913年便已被當成一般用語，且認為此一名稱出自民間，民眾並非專家，此名稱的產生是源於經驗而非測量，故民眾見到糖鐵的軌距比官鐵（鐵道部鐵道）小，車輛也比官鐵小，便直覺地稱糖鐵列車為五分車。

站房

台糖所設的車站站房主要分成一等到三等車站與候車站四種，另外還有業務繁忙的特等車站，各種站房的空間配置如下：

糖鐵的月臺分成旅客月臺與貨物月臺，旅客月臺的高度比軌道頂高出30公分，貨物月臺則高出60公分，而月臺的最外緣與軌道中心點距離約有125公分，其長度則視行經列車的長度而定。月臺基座為一層厚實卵石，其上在鋪上一層粗砂，最後再填土沉實，必要時會將臺面用混擬土強化。

柵欄

維護路權與人車安全的設施，有鐵絲柵欄、廢軌柵欄、木板柵欄與混擬土柵欄等。

 臺灣糖業鐵路支線-車輛與車票