Disputa le partite interne allaRŽD Arena della capitale russa.
Nel periodo sovietico vinse 2Coppe dell'URSS (1936 e 1957) e si piazzò secondo in campionato nel 1959. A seguito delloscioglimento dell'URSS il club si è affermato come una delle protagoniste del panorama calcistico nazionale, riuscendo ad aggiudicarsi 9Coppe di Russia (1996, 1997, 2000, 2001, 2007, 2015, 2017, 2019 e 2021), 3Supercoppe di Russia (2003, 2005 e 2019) e 3 titoli diPrem'er-Liga (2002,2004,2017-2018). Il Lokomotiv Mosca conta anche sei secondi posti e cinque terzi posti nella massima divisione russa. È l'unica tra le cinque maggiori squadre moscovite a non essere divenutacampione sovietico.
La Lokomotiv fu fondata nel 1922 con il nome diKazanka (Moskovskaja-Kazanskaja Ž.D). Nel 1924 il club riuniva i più forti calciatori tra le associazioni di lavoratori ferroviari KOR ("Club dellarivoluzione d'ottobre"). Nel 1931 il club cambiò nuovamente nome inKazanka (Moskovskaja-Kazanskaja Ž.D) e nel 1936 inLokomotiv, l'attuale dizione. Durante il periodo in cui al potere vi era ilPartito Comunista dell'Unione Sovietica, il Lokomotiv Mosca faceva parte dellaSocietà Sportiva Volontaria Lokomotiv ed era controllato dal Ministero per i Trasporti dell'Unione Sovietica attraverso l'ente pubblico delle Ferrovie Russe.
Il Lokomotiv debuttò nella massima serie delcampionato sovietico di calcio il 22 maggio 1936 contro laDinamo Leningrado. Nei primi due campionati stagionali (primavera e autunno) il Lokomotiv si piazzò rispettivamente quinto e quarto. Nel 1936 mise in bacheca il primo trofeo, laCoppa dell'Unione Sovietica, battendo in finale laDinamo Tbilisi per 2-0.
Dopo laseconda guerra mondiale i risultati della squadra latitarono e negli anni seguenti arrivarono due retrocessioni in seconda divisione sovietica. Ottenuta la promozione in massima serie nel 1951, il Lokomotiv visse un periodo di rinascita, giungendo a competere per i principali trofei sovietici agli inizi degli anni '60. Nel 1957 il Lokomotiv vinse la sua seconda Coppa dell'Unione Sovietica e nel 1959 ottenne il secondo posto in campionato, che sarebbe rimasto il miglior risultato del club moscovita nel campionato sovietico.
Fino alla fine degli anni '50, a causa delle limitazioni imposte dal governo, era molto difficile che i club sovietici disputassero incontri internazionali. Ciononostante, dal 1955 il Lokomotiv divenne quasi un ambasciatore calcistico del paese all'estero, partecipando a numeroseamichevoli in varie parti del mondo:Europa,Asia,Africa eAmerica Settentrionale. Quella squadra della Lokomotiv annoverava alcuni tra i migliori calciatori sovietici dell'epoca, tra cuiVolodymyr Maslačenko,Gennadij Zabelin,Evgenij Rogov,Valentin Bubukin,Viktor Sokolov,Viktor Vorošilov,Igor' Zajcev,Zaur Kaloev,Jurij Kovalëv eVitalij Artem'ev. Quando i suoi giocatori più quotati lasciarono la squadra, però, la compagine della capitale iniziò a conseguire risultati altalenanti, che la portarono a ondeggiare tra prima e seconda divisione sino alla fine degli anni '80.
All'inizio degli anni '90 il Lokomotiv era reputato la squadra meno forte tra le compagini moscovite. Sotto la guida dell'allenatoreJurij Sëmin e del presidenteValeri Filatov, la squadra conobbe però una decisa ascesa, tanto da poter essere inserita presto nel novero delle grandi squadre moscovite accanto aSpartak,CSKA,Dinamo eTorpedo.
La squadra riuscì a riguadagnare una certa solidità in campionato e si affacciò anche sul palcoscenico dellaUEFA Champions League.
Nel 2002 fu costruito un nuovo stadio, loStadio Lokomotiv, moderno impianto costruito sul modello degli stadi inglesi. Anche grazie al nuovo stadio l'entusiasmo attorno al Lokomotiv aumentò e nel 2009 la media spettatori fu la seconda tra gli stadi moscoviti. Nellostesso anno il Lokomotiv e il CSKA terminarono il campionato a pari punti e per decidere la squadra campione si giocò il derby tra le due compagini. Il match, giocato alloStadio Dinamo della capitale russa, vide la vittoria del Lokomotiv grazie ad un gol diDmitrij Los'kov, che consegnò al club il primo titolo russo della sua storia.
Dopo il quarto posto del2003, nel2004 la squadra di Mosca si ripeté, aggiudicandosi per la seconda volta il campionato russo con un margine di un punto sul CSKA. La partita decisiva fu quella vinta contro ilŠinnik Jaroslavl' per 2-0 aJaroslavl', una settimana dopo che il CSKA era stato sconfitto in casa dalla Dinamo Mosca.
I calciatori del Lokomotiv festeggiano il terzo titolo, vinto nella stagione2017-2018
Nel 2005Jurij Sëmin lasciò il Lokomotiv Mosca per allenare lanazionale russa. Al suo posto fu ingaggiatoVladimir Ėštrekov. Nellastagione 2005 il Lokomotiv fu in testa al campionato per la maggior parte dell'anno, ma, perdendo le ultime partite, fu superato dal CSKA Mosca, terminando poi il campionato al terzo posto. Nel dicembre2005 Ėštrekov fu rimpiazzato dal serboSlavoljub Muslin.
Nellastagione 2006, malgrado un brutto inizio, la squadra si piazzò di nuovo terza in campionato, ma Muslin fu sostituito conAnatolij Byšovec, mentre Jurij Sëmin divenne il presidente del club. Nel 2007 la squadra si piazzò settima in campionato e vinse laCoppa di Russia. Nel corso della stagione Byšovec e Sëmin furono sollevati dai rispettivi incarichi e fu nominato traghettatoreRinat Bilyaletdinov, poi sostituito dall'allenatoreRašid Rachimov, che firmò un triennale il 6 dicembre 2006. Il settimo posto fu confermato nella stagione 2008 e l'inizio del campionato 2009 fu negativo, tanto che il 28 aprile Rakhimov fu esonerato. Al suo posto in panchina arrivò temporaneamente l'ex calciatoreVladimir Maminov, poi sostituito, il 1º giugno 2009, da Sëmin, che risollevò la squadra, conducendola al quarto posto.
Nel 2010 il Lokomotiv si classificò quinto in massima divisione. Jurij Sëmin lasciò il club alla fine della stagione.
Il 6 giugno 2011 il nuovo tecnicoJurij Krasnožan, accusato di aver contribuito a combinare il risultato (sconfitta per 2-1) del match interno contro l'Anži Machačkala del 27 maggio, fu esonerato dalla presidentessa Ol'ga Smorodskaja con la squadra al quinto posto. Maminov assunse le redini della squadra come traghettatore per tre settimane prima dell'ufficializzazione, avvenuta il 1º luglio 2011, dell'ingaggio del portogheseJosé Couceiro, che firmò un contratto biennale. Couceiro rimase alla guida della squadra per una sola stagione. Al termine del campionato2011-2012 fu sostituito dalcroatoSlaven Bilić, che firmò un triennale. Il nono posto nella stagione2012-2013, peggior risultato di sempre nell'epoca post-sovietica, provocò l'esonero di Bilić e l'ingaggio diLeonid Kučuk, che condusse la squadra al terzo posto nella stagione2013-2014.
Il 17 settembre 2014, a causa del deterioramento dei rapporti con i giocatori, Kučuk si dimise. Il 4 ottobre gli subentròMiodrag Božović, che rimase in carica sino all'11 maggio 2015, quando al suo posto fu ingaggiato iltagikoIgor' Čerevčenko, che il 21 maggio guidò la squadra alla vittoria dellaCoppa di Russia, ottenuta sconfiggendo in finale adAstrachan' ilKuban Krasnodar per 3-1 dopo i tempi supplementari. Incampionato la squadra si classificò settima.
Nell'agosto 2016 la panchina del Lokomotiv è passata aJurij Sëmin, che nel 2016-2017 ha condotto la compagine moscovita alla vittoria della sua settimaCoppa di Russia grazie al successo per 2-0 in finale contro l'Ural alloStadio Olimpico Fišt diSoči. Grazie a questo successo il club è diventato il più vincente nella competizione, a pari merito con il CSKA Mosca.
Nella stagione 2017-2018 il Lokomotiv, battendo per 1-0 in casa loZenit San Pietroburgo, si è laureato campione di Russia per la terza volta nella propria storia e con una giornata d'anticipo rispetto alla fine del campionato. Questo successo ha consentito al club di qualificarsi automaticamente alla fase a gironi diUEFA Champions League 2018-2019 come testa di serie, ma il cammino nel gruppo D (conPorto,Schalke 04 eGalatasaray) viene concluso al quarto posto con 3 punti (una sola vittoria in Russia contro i turchi).
La stagione 2018-2019 si chiude con il secondo posto in campionato e la vittoria dellaCoppa di Russia. L'annata seguente inizia con il terzo successo nella Supercoppa di Russia, trofeo che mancava da 14 anni. Nel 2019-2020 partecipa allaUEFA Champions League, e arriva ultima nel girone con 3 punti, frutto di una vittoria 2-1 contro il Bayer Lewerkusen. Nel 2020-2021 partecipa nuovamente al torneo ed arriva di nuovo ultimo, di nuovo a 3 punti, dati da tre pareggi con Atletico Madrid (due volte) e Salisburgo.
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