In 1855 opent de Nederlandsche Rhijnspoorweg-maatschappij (NRS) een spoorlijn tussen Utrecht en Rotterdam. De nieuwe spoorlijn raakt het dorp Vleuten op enkele honderden meters. Als de lijn in gebruik wordt genomen, rijden er dagelijks vier treinen in beide richtingen. Drie vervoeren uitsluitend passagiers, de vierde is een gemengde trein voor passagiers en goederen. De frequentie neemt in de loop van de jaren geleidelijk toe, vooral na de opening van de lijnen Den Haag-Gouda in 1870 en Leiden-Woerden in 1878. Ondanks de ligging aan de spoorlijn heeft Vleuten geen eigen halte.
De spoorlijn is een belangrijke concurrent voor het personen- en goederenvervoer per boot over de Leidse Rijn. Reizigers tussen Utrecht en steden in het westen van het land maken liever gebruik van de trein dan van de uren durende trekschuit. Daarmee verliest de Leidse Rijn haar functie als belangrijke transportader.
Station Vleuten
Bewoners van Vleuten zien de trein wel langsrijden, maar om op te stappen zijn zij aangewezen op de haltes in Utrecht of Harmelen. Na herhaald aandringen van het gemeentebestuur en een proef van één jaar neemt de NRS de halteplaats Vleuten op in de dienstregeling van de trein tussen Utrecht en Leiden. Dagelijks stoppen hier in beide richtingen minimaal drie treinen. Aan de Krochtdijk verrijst in 1881 een stationsgebouw.
De komst van het station maakt in Vleuten een einde aan het personenvervoer over water. In het jaar van ingebruikname van het treinstation, wordt de trekschuitdienst op Utrecht uit de vaart genomen.
Sinds 2010 is het spoortracé tussen Utrecht en Harmelen verhoogd en telt het vier sporen. Daarnaast telt Leidsche Rijn tegenwoordig drie stations: Vleuten, Terwijde en Leidsche Rijn Centrum.
