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在《城市：天际线》这款游戏中，降低绿地的火灾风险铁路交通是一种非常实用的交通方式。合理规划铁路系统可以为玩家提供极大的便利。如果玩家不知道如何规划铁路系统，可以参考“紅石刺客”所写的《城市：天际线》铁路全方位规划指南。在游戏中，铁路具有速度快、运量大和独立的运输权益等优点。玩家可以建设多个车站进行换乘，并能够与外部联络线相连。铁路也存在一些缺点。它占地广、成本高、噪音大，并且转弯角度较小时需要注意轨道是否连接正确。货运列车与现实情况不同，在游戏中无论装载多少货物都是相同长度的列车。游戏内没有闭塞制度、信号灯和调度系统等概念，因此需要建设侧线和待避区间以避免堵塞问题。对于客运铁路在建设后接上联外铁路后就会有列车使用。每个车站都有一个“允许城际列车”的选项，玩家可以选择是否让外部列车停靠在该站台上。当拥有多个车站时，需要注意是否超出负荷，并且建议只让城际列车停靠在多个月台的车站上。玩家还可以自行设置城内路线，并建议将站点之间的距离保持在至少250u以上（其他区块），并注意是否有路线交叉。对于货运铁路在建设后接上联外铁路或与其他货运车站相连的铁路后就会有列车自动进行货物运输。建议每个工业区都建设一个火车站，以方便各工业区之间的货物互相运送。在游戏DLC中还提供了直接将联外港口和货运机场的货物转移到火车上的设施，非常方便。类似于道路交通中调整交叉口一样，玩家也可以调整铁路枢纽。当有一辆列车需要通过某个区间时，只有该区间能够容纳该列车才会放行。这类似于闭塞制度，在一定程度上避免了列车堵塞问题。开启方向时会显示一个信号灯指示器。以下是关于各种轨道交通（地铁、铁路、电动轨道和单轨列车）概念的详细介绍，请不想深入思考游戏的玩家可以跳过。如果从A车站到B车站只有一条路线，通常称为单线。当一列火车要从A车站开往B车站时，首要条件是确保AB之间没有其他列车。只有在AB之间的路线为空闲时，A车站才会放行列车前往B车站。同样地，从B到A的列车也需要满足相同条件。如果AB之间已经有其他列车运行，并且A或B又放行另一班列车进入该区间，后果可能非常严重。这种只允许一班列车在上面运行的区间称为闭塞区间。为了确保闭塞区间内只能有唯一的列车运行，在A和B之间建立闭塞制度是必要的。在使用闭塞制度时，在A和B之间划分多个区段可以同时容纳多班列车运行，并提高路线利用效率。理论上闭塞区段越多越好，但还需要考虑到列车性能和速度等因素。如果火车可以瞬时煞车并完全停止，则闭塞区段可以更短，但这是不可能的。合理的闭塞区段通常至少1公里以上。即使A和B之间划分为多个闭塞区段，每个闭塞区段内的列车必须都是同方向行驶。在两个车站之间增加一条铁路，让其中一条只负责A到B的列车，另一条只负责B到A的列车。这种方式称为复线。在游戏中设置行驶方向也会影响大众运输。现实世界中大部分铁路靠左行驶，请自行转换时参考相关现实资讯。复线的好处是调度简单、信号灯成本低、轨道线路简单。在某些高峰时段可能会出现多班火车从A到B站，但没有从B到A站的情况下，在复线制度下这些火车只能排队等待从其中一条线开往B站。对于空荡荡的另外一条线复线制度显然缺乏弹性。因此还有另外一种行驶制度——双单线。它由两条单独的铁路组成，不限定列车必须走哪条铁路，只要闭塞区间为空闲就可以进入运行，并增加调度弹性。通常情况下也会像复线一样靠特定方向行驶，以使调度更加简单。还有一些特殊的单线复线交错区间，用于低运量情况下（游戏中无法使用）。还有一些从复线延伸出来的用于高运量区间的三单线、复单线、四单线和双复线。三单线和四单线分别由3条和4条独立的铁路组成。而复单线则是在复线基础上再增加1条单线，比起需要4条铁路的四单线和双复线来说更节省空间和成本。双复线则是由两组复纠组成，并具有多种应用方式，通常用于按快慢车排列、客货排列、路网排列或行驶方向排列等情况下。双复纠制度的成本较高，并且道岔会变得非常复杂。
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