铁路上的各种土木工程设施，同时也指修建铁路各阶段（勘测设计、施工、养护、改建）所运用的技术。铁路工程最初包括与铁路有关的土木（轨道、路基、桥梁、隧道、站场）、机械（机车、车辆）和信号等工程。随着建设的发展和技术的进一步分工，其中一些工程逐渐形成为独立的学科，如机车工程、车辆工程、信号工程；另外一些工程逐渐归入各自的本门学科，如桥梁工程，隧道工程。铁路工程一词已仅狭义地指：铁路选线、铁路轨道、路基和铁路站场及枢纽，其中站场设计在中国和苏联的有关学院虽已归入“运输”专业，但在欧、美各国仍列入“铁路工程”中。站场设计乃是运输与工程两专业人员均需具备的知识，而站场工程则是铁路工程的重要部分。

按轨距
分标准轨距铁路、宽轨铁路和窄轨铁路。铁路轨道上两条钢轨内边从顶部下14～16毫米处所间隔的距离称为轨距（见铁路轨道几何形位）。轨距是决定铁路格局的基本技术要素之一。1886年国际铁路会议正式通过 1435毫米（4英尺8(1/2）英寸）为国际标准轨距。宽于此数的称宽轨，窄于此数的称窄轨。世界各国多采用1435毫米的标准轨距（约占62%）。有少数国家或地区采用宽轨（约占17%），如1676毫米（阿根廷、印度、西班牙、葡萄牙等），1600毫米（澳大利亚、巴西等），1524毫米（苏联、巴拿马等），1500毫米（法国的一部分）。采用窄轨的国家和地区也不少（约占21%），如1372毫米（日本的一部分），1067毫米（日本的大部分、菲律宾、南非、中国台湾省），1050毫米（非洲一些地区），1000毫米（马来西亚、缅甸、泰国、越南和中国的一小部分），1000毫米以下轨距还有5种，大多数用于山地、岛屿、地方铁路和厂矿专用线上。

按牵引动力
有电力牵引、内燃牵引及蒸汽牵引三种。蒸汽机车虽是铁路发源的最早的动力，但由于污染空气，热效率很低以及噪声过大，已经逐渐被淘汰或仅用于小运量的线路上。电力机车的动力较强，而内燃机车灵活性大，两者之中采取何种牵引动力，需视能源分布、运量大小和自然条件而定。

按任务、运量
各国铁路一般分为若干等级，有些国家的铁路分为干线、支线和山区线。中国国家铁路划分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级及地方铁路。①Ⅰ级铁路。在路网中起骨干作用，远期（指运营后10年以上）年直通货运输送能力大于 800～1000万吨者。②Ⅱ级铁路。在路网中起辅助连络作用，远期年直通货运输送能力等于或大于 500万吨者。③Ⅲ级铁路。地方性质的铁路，远期年直通货运输送能力小于500万吨者。
各国对各等级铁路，在平原地带和山区规定不同的线路标准（坡度、曲线半径等）和建筑标准。例如：中国Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级铁路的最大坡度分别规定为 6‰（困难地段12‰）、12‰、15‰；加力牵引时内燃机车线路的最大坡度可提高为25‰，电力机车为30‰；最小曲线半径也有相应区别。在建筑标准方面，例如：Ⅰ、Ⅱ级线要求能抵御100年一遇的洪水，Ⅲ级要求能抵御50年一遇的洪水。桥梁荷载、轨道构造亦均不同。对以旅客列车为主的和专门行驶旅客列车的铁路，则按该线规定的列车速度决定其技术标准。中国还有地方兴办的铁路，与各国的私营铁路类似，每条铁路的轨距、等级与标准并不划一。
轨距、牵引动力种类和铁路等级不但体现铁路的性能，而且也决定铁路上各种建筑物的标准和总的工程投资和运营支出。实际运用时，还要根据更多的条件决定线路标准和进行具体设计。