En 1967, Alstom s'écrivait encore Alsthom, un sigle résultant de la fusion en 1928 de la Société alsacienne de constructions mécaniques (SACM) basée à Mulhouse puis à Belfort, spécialiste dans la construction de locomotives, et de la Compagnie française pour l'exploitation des procédés Thomson Houston (CFTH), une société franco-américaine spécialiste des équipements de traction électrique ferroviaire et de construction électro-mécanique.
L'entreprise va vivre au fil des décennies une histoire industrielle mouvementée, intervenant au fil des rapprochements et des fusions dans plusieurs métiers, comme l'électronique de défense, les télécommunications et l'énergie. En 1998, Alsthom devient Alstom. Quelques années plus tard, en 2003, l'entreprise frôle la faillite, et son rétablissement, fortement aidé par l'Etat français, n'est possible qu'au prix de cessions d'activités à d'autres entreprises.
2014 est une date charnière dans l'histoire du groupe. Fortement endetté, et pour faire face à la menace de la justice américaine, Alstom décide de vendre à l'américain General Electric les activités énergie du groupe, perdant ainsi 70% de son chiffre d'affaire, et se recentrant sur les activités du rail.
En 2017, Alstom et Siemens tentent une fusion. Un rapprochement présenté par les dirigeants des deux entreprises, aussi bien que par les politiques français et allemand, comme devant donner naissance à un « Airbus du rail ». Mais pour les syndicats, notamment ceux d'Alstom, ce rapprochement est perçu en réalité comme une absorption faite par l'Allemand Siemens.
Finalement, la commissaire européenne à la concurrence Margrethe Vestager interdit en février 2019 l'opération au nom du droit à la concurrence communautaire.