一個鐵路運輸系統包括很多元素，而且它們之間是相輔相成的。如果沒有合適的系統，火車將無法順利運行。
首先，是鐵路沿線的地理環境。
其次是系統的用途為何：客運還是貨運?如果是客運，還要考慮乘客是通勤者還是中、長途旅行者。
當弄清楚需求后，便要決定建造的鐵路類型：輕鐵、重鐵還是高速鐵路。另外還有單軌鐵路、橡膠車輪軌道系統和磁浮鐵路等，因為這些線的列車也是以軌道導引行走。現時很多大城市都設有城市軌道交通系統或電車系統。
決定建造的鐵路類型后，便要小心選擇使用的軌距。
火車動力方面，古時用馬，后來有蒸氣，電力，便需要電氣化的系統。這樣一來，又有不同的方法為火車供電。最普遍的是高架電纜及軌道供電。
最后，要根據交通流量決定路軌的數目。如果流量是小的，可以只建一條路軌，但一定要有避車處讓多于一列火車使用這條鐵路。流量大的，可以鋪雙線甚至多線，有些繁忙的路段甚至有八線平行行走，每個方向有四條路軌。