Este artigo propõe a elaboração de um quadro teórico-metodológico para o estudo da materialidade dos sistemas ferroviários, com base em uma abordagem multiescalar que combina arqueometria, arqueologia da arquitetura e análise da paisagem industrial. A pesquisa busca compreender os elementos materiais desses sistemas não apenas como estruturas físicas, mas como componentes profundamente imbricados em dinâmicas sociais, econômicas e territoriais que moldaram e continuam a moldar a paisagem industrial e contemporânea. Para isso, adota-se um percurso analítico que integra diferentes frentes de investigação, a saber: (a) mapeamento geoambiental do entorno do sistema ferroviário em análise; (b) análise das tipologias e proveniências dos materiais empregados; (c) leitura estratigráfica das edificações; (d) caracterização físico-química dos componentes construtivos, por meio de técnicas laboratoriais; e (e) interpretação diacrônica da paisagem, destacando as interações entre infraestrutura ferroviária, meio ambiente e transformações urbanas. Ao articular essas dimensões, o estudo contribui para aprofundar o entendimento sobre os processos produtivos, as escolhas técnicas e as lógicas espaciais que moldaram o patrimônio ferroviário na virada do século XIX para o XX.