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于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。