En 1840, Theodor Friedrich Wilhelm Märklin s'installa dans la ville de Göppingen en Allemagne. En 1856, il obtint la citoyenneté allemande. Il épousa Caroline Hettich de Ludwigsburg en 1859 et décida de s'orienter vers la fabrication de cuisines de poupées. Cette année 1859 est considérée comme l'année de fondation de Märklin.

Au début, Madame Märklin donna un coup de main et s'érigea en véritable femme d'affaires. Elle écuma toute l'Allemagne du Sud et l'Autriche pour apporter elle-même la marchandise. La firme s'étendit et fut rapidement confrontée à un manque de place.

En 1866, Th. F. W. Märklin disparaît tragiquement dans un accident. Madame Märklin reprit, seule, le flambeau, et après quelques années noires, les fils de Theodor, Eugen et Karl, reprirent la société pour en faire la Gebr. Märklin.

A cette époque la gamme était constituée de cuisines de poupée, de voitures, de bateaux, de moulins à vent, etc. Lors de la Foire de Printemps en 1891, Märklin présente le premier système de train miniature, composé d'une locomotive à mécanisme d'horlogerie et d'un réseau de voies en forme de huit. C'est là qu'est né le train miniature, mais pas seulement en tant que train dans son ensemble. Ce premier réseau, dont seront issues toutes les échelles, pose les bases du modélisme ferroviaire.

Très vite, d'autres trains à vapeur voient le jour, alimentés par de l'alcool à brûler. En 1895, Märklin arrive avec son premier train électrique, chose pour le moins étrange puisque la ville de Göppingen n'a été équipé à l'électricité qu'en 1900 ! Les premiers trains miniatures, qu'ils soient à vapeur, à mouvement d'horlogerie ou électriques présentaient de nombreux défauts au niveau du mécanisme d'entraînement. Les locomotives à mouvement d'horlogerie démarraient rapidement mais abandonnaient après quelques tours. Les locomotives à vapeur chauffaient rapidement et n'étaient pas réglable au niveau de la vitesse, ce qui pouvait présenter quelque danger dans les courbes serrées. Le train continuait à tourner tant qu'il y avait de l'alcool. Les ensembles de trains électriques étaient branchés sur un réseau électrique local, la plupart du temps en 110 ou 220 Volt, protégé uniquement par deux résistance à lampe.Toucher directement les rails pouvait s'avérer cuisant!

A partir de 1926, le train miniature devient plus sûr et plus facilement manipulable grâce à l'apparition sur le marché du système 20 volts. Le catalogue de Märklin était rempli de jouets de toutes sortes, s'inspirant des progrès techniques de la vie de tous les jours. Locomotives à vapeur, maisons de poupée, ustensiles de cuisines, manèges, voitures, avions, bateaux et boites de construction métallique. Les ingénieurs en herbe découvraient de manière ludique à partir de 1914 ce que signifiaient mécanique, mouvement de levier et transmission.

Le changement le plus marquant apparut en 1929 : les boites de construction en métal jusqu'alors de couleur noire et laiton devinrent rouges, vertes et bleues, ce packaging resta d'actualité jusqu'à leur disparition en 2000. Autour de 1950/1960, les boites de construction métalliques avaient le même statut que les trains électriques dans la chambre des enfants. Les pièces détachées étaient souvent utilisées pour agrémenter le réseau, sous la forme de ponts, de pentes, de grues ou de marchandises en vrac.

Au début du 20éme siècle, le train ne représentait qu'une petite partie de l'assortiment complet. Cette proportion changea en 1935 avec l'apparition de l'échelle 00 (1:87). A ce moment, les rails pouvaient être posés sur une table. Si, auparavant, on montait le réseau au sol pour Noël, on pouvait maintenant le faire rouler toute l'année. A partir de 1950, cette échelle devient l'échelle H0. On arrêta la production de l'échelle 0 en 1954. L'époque du modélisme ferroviaire en tôle semblait toucher à sa fin. En 1969, Märklin lança la nouvelle "voie 1", la même échelle que l'échelle 0, mais faisant l'objet d'une autre méthode de fabrication.
En 1972 à la Foire Internationale du Jouet de Nuremberg, une nouvelle échelle fût présentée : le mini-club. Avec une échelle au 1:220ème, la plus petite du monde, cet écartement appelé "z" fut introduit immédiatement dans le "Guiness Book des Records". 1984 vit l'apparition du système Digital. Jusqu'à 80 locomotives et 256 aiguillages et/ou signaux pouvaient être pilotés simultanément. Il est impossible pour quelqu'un de piloter un tel réseau,  la possibilité de piloter réseau par le biais d'un PC ouvre de nouvelles perspectives.

En 1994, on assiste au retour des modèles de train en tôle avec l'apparition du MAXI. Complètement fabriqué en tôle, le MAXI constitue les modèles d'entrée de gamme de la voie 1, avec le charme et la nostalgie des trains miniatures des années 30. Adapté aux enfants, il fait l'objet de convoitise de la part des collectionneurs adultes. En 1995, Märklin opère un retour aux sources : on propose une réplique d'un landau de poupée et d'une cuisine de poupée.

2004 est l'année d'une nouvelle revolution technologique avec l'apparition du "Märklin Systems" et la capacité de générer plus de 16 000 adresses (locomotives, aiguillages, accéssoires, etc...) tout en gagnant en ergonomie, en intuitivité et en simplicité grâce à son écran tactile ( Central Station) et son approche " Plug and Play*". Toutes les informations sont désormais accessibles depuis une centrale, offrant ainsi des possibilités de jeu jusqu' alors insoupçonnables.