תחבורה מסילתית היא דרך לשינוע נוסעים ומשאות. תחבורה מסילתית מתבצעת על־גבי מערכת מסילות הרכבת, ובאמצעות רכבת.
בניגוד לתחבורה יבשתית, בה רכבים נוסעים על כל משטח לכל כיוון, קרונות הרכבת בדרך־כלל יכולים לנסוע רק על פסי הרכבת, שמובילים אותם ליעד קבוע מראש (אין להם אפשרות לנסוע לדרכם החופשית). המסילות בדרך־כלל בנויות משני פסי מתכת שמעוגנים על ידי חצץ וסלעים. בכל מקרה, ישנן אפשרויות אחרות, כגון מונורייל – שנע על פס אחד, או רכבת ריחוף מגנטי – שאינה נוסעת על האדמה כלל.
מערכות ציוד נייד (Rolling Stock) הם פתרון טוב, מכיוון שהן מעבירות את כל סוגי המשאות והנוסעים למרחקים ארוכים ובמהירות, למערכות אלו יש גם יחס עלות–תועלת גבוה משל התחבורה היבשתית, לכן צמיחתן מתגברת בשנים האחרונות, והן מובילות את תחום התחבורה הציבורית בימינו.
רכבת נוסעים היא אמצעי תחבורה ציבורי המיועד להסיע מספר רב של נוסעים בין תחנות רכבת תוך שימוש ברשת מסילות. רכבות נוסעים פועלות בדרך כלל בין נקודות בהן יש תנועת נוסעים גדולה, אולם קיימים גם קווי רכבת נוסעים באזורים דלילי אוכלוסייה.
רכבת נוסעים יכולה להיות מורכבת ממערכי קרונועים או ממספר קרונות נוסעים הנגררים או נדחפים על ידי קטר. בנוסף לפעמים כוללת רכבת נוסעים קרון משא המיועד למטענם של הנוסעים, קרון כוח לאספקת חשמל לתאורה ולמיזוג האוויר ברכבת, וברכבות מסוג מו–דו גם קרון ניהוג המאפשר לשלוט בקטר כאשר הוא דוחף את הרכבת. אורכה הכולל של רכבת נוסעים מוגבל על ידי אורך הרציפים שבתחנות בהן היא עוצרת, ולכן בדרך כלל אינו עולה על 500 מטרים.
רכבת משא מורכבת מקטר, אחד או יותר, הגורר קרונות משא. חלק ניכר משינוע משאות ביבשה ברחבי העולם נעשה באמצעות רכבות משא. רכבות משא הן הרכבות הארוכות ביותר בעולם, ולעומת רכבות נוסעים, אשר אורכן בדרך כלל אינו עולה על 500 מטר, רכבות משא עשויות להגיע לאורך של קילומטרים אחדים.
שינוע משאות ברכבות הוא אמצעי שינוע זול ביחס לשינוע במשאיות הנעות על כבישים ואף חסכוני יותר בהשפעתו של זיהום האוויר. ככל שרכבות משא נוסעות למרחק גדול יותר ונושאות מטענים גדולים יותר, גדל אף יתרונן הכלכלי על פני שינוע במשאיות. רכבות משא מאבדות יתרון זה בשינוע מטענים קטנים יחסית למרחקים קצרים. בארצות הברית רכבת משא ארוכה, ועליה 3–5 אנשי צוות, יכולה לגרור מאה קרונות עמוסי מכולות בשתי קומות, בעוד שמשאית יכולה לשנע רק מכולה בודדת בכביש.
