Moderní a rychlá osobní železniční doprava tvoří kvalitní páteř systému veřejné dopravy, a to v rámci dálkových, regionálních, příměstských a často městských přepravních vztahů. Právě pro svoji energetickou a prostorovou efektivitu, spolu s velkým přepravním výkonem a možností poměrně velkého komfortu pro cestující je železnice pravděpodobně nejperspektivnější mód veřejné dopravy v dálkové, regionální i příměstské dopravě.

Městská a příměstská železnice tvoří páteř systému veřejné dopravy ve velkých městech a aglomeracích, nabízí cestujícím pohodlnou (většina sedících) a rychlou přepravu. Má linkový charakter s krátkým či velmi krátkým intervalem (taktem).

Příměstská železnice typicky zajišťuje radiální přepravní vazby směřující z příměstské oblasti do centra jádrového (spádového) města, případně diagonální vazby mezi příměstskými oblastmi přes jádrové město. Příměstské železniční linky často tvoří i vnitroměstská spojení (například z okraje města do centra), která jsou výrazně rychlejší než spojení MHD. Ve velkých městech a aglomeracích (Londýn, Paříž) mohou systémy městské železnice tvořit tzv. expresní metro, tedy páteřní systém veřejné dopravy na delší vzdálenosti. Linky městské či příměstské železnice jsou většinou označované jako linky S nebo „S-bahn“ z německého „Stadtbahn“ (městská dráha, městská železnice). Systém linek S má drtivá většina evropských velkých měst a aglomerací.

Provoz městské a příměstské železnice může probíhat na tratích, kde tyto vlaky sdílejí dopravní cestu s ostatními vlaky, ale častější a provozně mnohem praktičtější je oddělení (segregace) provozu městské a příměstské železnice na samostatné traťové koleje. Tímto způsobem vznikají typické čtyřkolejné úseky (dvě koleje pro městskou či příměstskou železnici, dvě koleje pro dálkovou dopravu) nebo nové samostatné tratě pro dálkovou dopravu a vyhrazení původní tratě, většinou již trasované hustou zástavbou, městským a příměstských železničním linkám, které pak na těchto linkách mohou dosahovat intervalu i kratšího než 10 minut. Městská železnice může představovat i zcela segregovaný (oddělený) systém, využívá vysokého podílu podzemních tratí a stanic (zejména v centru města), vysoká nástupiště a vozidla (jednotky) řešená velmi podobně jako soupravy metra – příkladem mohou být systémy v Berlíně (S-bahn), Paříži (RER) či Los Angeles.

Soupravy pro městskou a příměstskou železnici jsou obvykle tvořeny elektrickými jednotkami (případně jinými druhy vratných souprav – takových souprav, které mají na obou koncích stanoviště strojvedoucího a není tedy nutné objíždění soupravy lokomotivou v koncových stanicích jako u „konvenčních“ vlakových souprav), a to zejména vzhledem k nutnosti rychlého obratu v koncových stanicích a poměrně vysokého výkonu nutného k dosažení poměrně velkého zrychlení (a zpomalení). Právě svižný rozjezd a svižné brzdění je důležité pro dosažení poměrně vysoké cestovní rychlosti u spojů s četnými zastávkami, tedy těch, které velmi často zastavují v zastávkách a rozjíždějí se z nich.

Regionální železnice zabezpečuje, na rozdíl od městské a příměstské železnice, regionální vazby s nižší intenzitou přepravních proudů. Typický je hodinový či dvouhodinový takt vlaků a méně kapacitní soupravy tvořené lehkými elektrickými či motorovými jednotkami. Linky regionální železnice doplňují příměstské linky ve vzdálenějším regionu či v regionech s nižší hustotou zalidnění.

Dálková železniční doprava slouží ke spojení velkých měst regionů i států. Moderní dálková železniční doprava má v dnešní době rovněž linkový charakter s hodinovým nebo dvouhodinovým intervalem (taktem) s jednotnou kvalitou služby a jednotnou podobou soupravy na všech spojích. Nabízí cestujícím (oproti autobusu i letadlu) poměrně velký komfort, možnost projít se, možnost čas přepravy strávit produktivně (například prací, studiem, čtením…) či využít gastronomických služeb na palubě vlaku. Typickými příklady dálkových vlakových linek u nás jsou linky z Prahy do Berlína a Hamburku, Vídně nebo do Bratislavy a Budapešti provozované ve dvouhodinovém intervalu.

Dálková železniční doprava primárně spojuje velká města, která jsou zároveň přestupními uzly na návaznou příměstskou a regionální dopravu.

Spoje dálkové železniční dopravy mohou využívat konvenční železniční síť (traťové rychlosti do 200 km/h) nebo vysokorychlostní železniční tratě (traťové rychlosti 200–350 km/h). V Evropě jsou vysokorychlostní tratě a soupravy řešeny tak, že mohou využívat i konvenční železniční síť. Toto řešení umožňuje, že vysokorychlostní souprava může po cestě mezi městy využít vysokorychlostní trať, ale ve městech využije stávající tratě k dojezdu do centrálního nádraží, které je velmi často v blízkosti centra města. Využití vysokorychlostní železnice je pro cesty do vzdálenosti cca 1 000 km časově výhodnější než letecká doprava, u které kromě samotného letu musíme započítat i dobu cesty na letiště a nutnost dostavit se na letiště ve více jak hodinovém předstihu před odletem.

Dálková železniční osobní doprava na konvenčních tratích je zajišťována lokomotivou vedenými soupravami osobních vozů, případně lokomotivou a tzv. netrakční jednotkou, tedy soupravou trvale spojených vozů. Jednou z hlavních výhod netrakčních jednotek je prostornější a pohodlnější řešení mezivozových přechodů, které umožňují pohodlnější pohyb cestujících po soupravě.