铁路运输是一种陆上运输方式，以机车牵引列车在两条平行的铁轨上行走。但广义的铁路运输尚包括磁悬浮列车、缆车、索道等非钢轮行进的方式，或称轨道运输。

一个铁路运输系统包括很多元素，而且它们之间是相辅相成的。如果没有合适的系统，火车将无法顺利运行。 首先，是铁路中国铁路分布图沿线的地理环境。 其次是系统的用途为何：客运还是货运？如果是客运，还要考虑乘客是通勤者还是中、长途旅行者。 当弄清楚需求后，便要决定建造的铁路类型：轻铁、重铁还是高速铁路。另外还有单轨铁路、橡胶车轮轨道系统和磁浮铁路等，因为这些线的列车也是以轨道导引行走。现时很多大城市都设有城市轨道交通系统或电车系统。 决定建造的铁路类型后，便要小心选择使用的轨距。 火车动力方面，古时用马，后来有蒸汽，现在则用柴油或电力。如果是电力，便需要电气化的系统。这样一来，又有不同的方法为火车供电。最普遍的是高架电缆及轨道供电。 最后，要根据交通流量决定路轨的数目。如果流量是小的，可以只建一条路轨，但一定要有避车处让多余一列火车使用这条铁路。流量大的，可以铺双线甚至多线，有些繁忙的路段甚至有八线平行行走，每个方向有四条路轨。 　　

最早为方便装卸货物和旅客上下列车，设立了铁路车站。后来为了便于铁路运作和提高效率，设立不同类型的车站：编组站、区段站、中间站、客运站等。

列车的运行、进站、出站、编组都有调度指挥系统控制，并且相关的监测、信号设备（包括硬件和软件）有专门的铁路局电务部门进行细致维护。 　　

具体设备包括： 　　

1.TDCS（列车调度指挥系统）：由中国铁通专网组网，设有极其严密的反病毒和防火墙设置，IP地址和口令频繁更换，负责执行全部调度方案； 　　

2.站内（或区间线路所）计算机联锁设备或电气集中联锁设备：负责执行管内所有信号机的信号控制，道岔的定位与反位，并且严格执行它们之间严密的逻辑运算关系； 　　

3.区间轨道电路自动闭塞系统：轨道电路负责执行验证运行列车前方，轨道是否被占用，与同线前行列车的追及距离，轨道是否完整良好等。目前主流的设备是ZPW2000A移频自动闭塞系统，轨道载频为1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz，调制方法为频移键控.目前第六次提速后，我国的列车运行控制系统已达到CTCS-2级。 　　

未来的CTCS-3，将会使用更先进的无线调度方案，GSM-R系统，目前该系统已在最新的青藏线、大秦线、胶济线运行。

铁路车辆按照用途可分为铁路客车、铁路货车和铁路特种用途车三大类。用于运送旅客和为旅客服务的车辆为铁路客车，如座车、卧车、餐车、行李车等；用于运送货物的车辆为铁路货车，如敞车、棚车、平车、罐车、保温车等；用于铁路企业办理自身业务用的车辆为铁路特种用途车，如检衡车、除雪车、试验车等。货车按照适合装运货物品种的多少，又可分为通用车和专用车。上述敞车、棚车、平车、罐车、保温车等适应多种货物运输要求的，称为通用车；只适应于装运一种或少数几种性质相近的货物的，如漏斗车、水泥车、长大货物车、集装箱平车、高压罐车等，称为专用车。通用车的回空损失较小,但有效载重的利用率随货物而异,有时偏低，对不同装卸设备的适应性也不相同。专用车空车率较高，但可针对特定货物的特性选择参数，因而载重和容积的利用率高，在结构上可以同选定的装卸设备配套，从而缩短装卸作业时间，加速车辆周转。铁路车辆还可按轨距分为准轨车、宽轨车和窄轨车；按产权所属关系分为路用车（所有权属于铁路部门的车辆）和厂矿自备车等。