路線は鋼鉄製の軌道によるものである。軌道は列車走行部は基本的に2本の平行したレールであり、システムによっては本数が増えることがある。路線を支持するものは、バラストと呼ばれる砂利やコンクリート製の基礎となっている。特に、砂利のものはバラスト軌道と呼ばれる。一般的には、これらの基礎の上に、木製、近年ではＰＣコンクリートや鉄、或いは樹脂製の枕木を挟んでレールを設置するが、鉄橋部分など基礎を省略したもの、また、コンクリート製のものでは、基礎と枕木の機能が一体化したスラブ軌道や、コンクリート製の基礎にレールを直結し枕木を省略した形態も存在する。
鉄道駅は、人が列車に乗り込んだり、貨物を列車に積み込む場所である。プラットホームと駅舎から構成され、貨物駅であればさらに貨物ターミナルから構成される。プラットホーム（線路）の位置から地上駅、高架駅、地下駅に分類できる。
鉄道と道路が平面的に交差する場所には踏切が設置される。
踏切は、鉄道側に通行優先権があるので、踏切においては道路交通を一方的に遮断することとなる。制動時間が長いので、踏切の遮断は列車通行時よりかなり前から行わなければならない。列車運行本数が多い場合、遮断の時間が長くなり、甚だしい場合には「開かずの踏切」が生まれる。そこまでいかずとも、交通渋滞を引き起こしたり、鉄道路線で分断された地域が疎遠になることはある。待ち時間を解消するためには、鉄道を高架化したり、地下化したりして立体交差に切り替える方法（連続立体交差化事業）がある。
鉄道の車両は、動力源によって分類できる。蒸気機関で走行する列車を蒸気機関車、その他の内燃機関で走行する列車を気動車、電気によって走行する列車を電車と呼ぶ。鉄道の車両の特徴として、多数の列車を連結して走ることができる。これにより人員の大量輸送が可能である。
電車や電気機関車では外部から電気エネルギーを供給されるため、排出される二酸化炭素や窒素酸化物などの有害物質が少ない。蒸気機関車のばい煙がかつては大きな問題であったが、すでにほとんど淘汰されている。気動車・ディーゼル機関車の排気ガス対策は遅れていたが、2006年ごろからは自動車用エンジンの技術を用いた低公害型エンジンを搭載した気動車も登場するようになってきている。また、根本的に輸送量当たりの汚染物質排出量・絶対的な排出量の両方が少ないため、気動車・ディーゼル機関車の排気ガスが沿線に深刻な問題を与えることは通常ない。
電化鉄道では発電の材料を問わないため、新エネルギー（クリーンエネルギー）の切り替えも可能である。さらに、騒音対策にかかる費用も、自動車に必要なそれよりはるかに安い。非電化鉄道であっても、汚染されうる空間が軌道の周辺域に抑制される為、対策は比較的容易である。
鉄道車両は、基本的に異なる軌間の区間に乗り入れることは、困難である。軌間を切り替える手法としては、スペインの「タルゴ」「Alvia」で特殊な設備を用いて乗客を乗せたまま自国の1668mmと周辺他国の1435mmを切り替える方法が実用化されているほか、貨物列車では境界駅で台車を交換する方法もヨーロッパの一部で行われているが、いずれも多くの設備と手間を要し、一度に多数の列車を直通させることができない。また日本では乗客を乗せたまま軌間切り替え可能なフリーゲージトレインの実用化試験が行われている。それに建築限界や車両限界が路線によって異なれば、乗り入れの障害となる。例としては車両限界の大きい新幹線と、車両限界の小さい在来線を改軌した区間を直通するミニ新幹線のように、在来線の車両サイズで作らざるを得なくなる。直流、交流といった電気方式が区間によって異なる場合には、直通するためには製作コストの高い双方の電気方式に対応した車両を使用するか、機関車を付け替えるなどの必要が生じるが、電気方式が同じでも、電圧が区間によって異なる場合は、複電圧方式の車両が必要となる。
近代化された鉄道は、単に線路と列車と駅により構成されているだけに留まらず、電源設備や指令センターなどを備える。電車は電力で走ることから、線路と平行して電線路が敷設され、それに伴い鉄道変電所や電源の管理する施設が備えられている。また複雑化した鉄道ネットワークにおいては過密なダイヤや突発的な事故に対応するため、一箇所で集中的に列車の管理を行うこともある。
鉄道の運営を行う鉄道事業者は、民間企業によるものと、国が行うものがある。
鉄道は、線路・駅などのインフラに対する投資コストが大きく固定費率が大きいことから損益分岐点が高く、黒字となるには一定以上の輸送量、利用客数が必要となる。このため、欧米では「鉄道は公共財であり、また一度無くなると元に戻すことは難しいことから赤字は基本である」（日本政策投資銀行 浅井康次）[2]という認識であるとの紹介がある。また、相当な利益を上げないと既存路線の高速化や駅のバリアフリー化、パークアンドライド用駐車場設置などの鉄道サービス向上も困難である。
日本では、1990年代頃から鉄道の利用者数は減少している。減少の背景には、日本の人口構成が関わっている。電車利用者の中心は通学利用者と、通勤利用者であるが、人口構成上、学生は卒業する年代の人口よりも入学する年代の人口が少なく、社会人も退職する年代の人口よりも新規に就職する世代の人口が少ない状況にあるため、両者は今後長期間にわたり減少する仕組みになっている[3]。余談だが、こういった状況にJR東日本は気づき、Suicaにクレジットカードやポイントカード機能を付加することにより、団塊の世代などが退職しても引き続きSuicaを使うよう顧客の囲い込みを計った、という指摘もある（日本政策投資銀行 藻谷浩介）。減少の要因として他には、鉄道事業者の経営努力不足、モータリゼーション（列車から自動車へのシフト）[2]や、変わったところでは、地球温暖化（冬の気温が上がることで降雪が少なくなり、車が使用しやすくなる）[2]といったものもある。
上述した内容は日本全体の話であるが、ローカル線の利用者数を巡る環境は特に厳しい。