铁路运输属于陆上运输方式的一种，它是以机车牵引列车在两条平行的铁轨上行走。但广义的铁路运输还包括磁悬浮列车、缆车、索道等非钢轮行进的方式，或称轨道运输。
在已知的陆上交通方式中，铁路运输是其中一种最有效的。铁轨能提供极光滑、极坚硬的媒介让列车的车轮在上面以最小的摩擦力滚动。坐在上面的人会感到更舒适，而且能节省很多能量。如果配置得当，铁路运输可以比路面运输运载同一重量物时节省5～7成能量。而且，铁轨能平均分散列车的重量，令列车的载重力大为提高。
一个铁路运输系统是由很多元素构成的，而且各种元素之间是相辅相成的。如果没有合适的系统，火车也将无法顺利运行。
首先，是铁路沿线的地理环境。
其次，系统的用途到底是客运还是货运?如果是客运，就要考虑乘客是通勤者还是中、长途旅行者。当了解了需求后，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，由于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。
最后，要根据交通流量来决定路轨的数目。流量若小，则可以只建一条路轨，但一定要有避车处让多余一列火车使用这条铁路。流量若大，则可以铺双线甚至多线，有些繁忙的路段甚至会有八线平行行走，每个方向有4条路轨。
早期，为了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，便设立了不同类型的车站，如编组站、区段站、中间站、客运站等。