Vận chuyển hàng hóa đường sắt là hình thức vận chuyển cơ giới trên bộ hiệu quả nhưng cần đầu tư lớn. Đường ray tạo bề mặt rất phẳng và cứng giúp các bánh tàu lăn với lực ma sát ít nhất. Ví dụ, một toa tàu bình thường có thể mang 125 tấn hàng hóa trên bốn trục bánh. Khi xếp đầy tải, tiếp xúc của mỗi bánh với đường sắt chỉ trên bề mặt rộng bằng một đồng xu. Điều này giúp tiết kiệm năng lượng, nhiên liệu so với các loại hình vận chuyển khác ví dụ đường nhựa. Đoàn tàu có mặt trước tiếp xúc nhỏ so với trọng lượng chúng chuyên chở, nhờ đó giảm lực cản không khí và giảm năng lượng tiêu tốn. Trong điều kiện tốt, một đoàn tàu cần ít năng lượng hơn so với vận chuyển đường bộ từ 50% đến 70% với cùng một khối lượng vận chuyển (hoặc cùng số hành khách). Hơn nữa, đường ray và các thanh tà vẹt phân phối lực nén của đoàn tàu đều khắp, cho phép mang tải lớn hơn vận chuyển đường bộ mà hao mòn đường lại thấp hơn.

Vận tải đường sắt sử dụng diện tích và không gian hiệu quả: trong cùng khoảng thời gian, hai làn đường sắt đặt có thể vận chuyển nhiều hàng hóa và hành khách hơn so với một con đường bốn làn xe. Với các lý do trên, vận chuyển đường sắt là loại hình vận chuyển công cộng chủ yếu ở rất nhiều quốc gia. Ở Châu Á, hàng triệu người sử dụng đường sắt là phương tiện đi lại thường xuyên như tại Ấn Độ, Trung Quốc, Hàn Quốc và Nhật Bản. Đường sắt cũng rất phổ biến ở Châu Âu.