Железнодорожный транспорт по объемам отправлений пассажиров и особенно грузов находится на втором месте (соответственно 16,1 и 24,1%; доля в грузообороте — 41%). Его роль велика как во внутригосударственном, так и особенно к межгосударственном сообщениях.
Железнодорожная сеть Украины в основном сформировалась к концу XIX в. Для ее конфигурации характерны преобладание меридиональных линий, далеко не центральное положение столицы, направленность за пределы государства, что связано с тем, что я период формирования сети Украина и Россия были единым государством.
Плотность железнодорожных путей сообщения на Украине составляет 38 км на 1000 км2. Наибольшие показатели плотности — на юго-востоке (Донбасс) и на западе страны. Из 22,6 тыс. км железных дорог 40% электрифицированы, 60% — оснащены средствами автоматического регулирования движения поездов, 35% двух- или многопутные. Наиболее важные магистрали: Киев — Фастов Казатин — Здолбунов — Львов, Казатин — Жмеринхса — Одесса, Киев — Конотоп — Шостка, Киев — Полтава — Харьков — Дебальцево, Фастов — Смела — Днепропетровск, Кривой Рог — Днепропетровск — Донецк, Харьков — Днепропетровск —- Запорожье — Симферополь — Севастополь, Львов Мукачево Чоп и др. Самое большое количество перевозок осуществляется в пригородном, намного меньше — в местном и еще меньше — В прямом сообщениях.
Основные грузы, перевозимые железнодорожным транспортом, — минеральные строительные материалы, каменный уголь и руды, в частности железные, а также металлы и нефтепродукты. Наиболее напряженными линиями грузопотоков являются Кривой Рог — Днепропетровск — Дебальцево, Кривой Рог — Фастов — Львов, а также линии, ведущие к морским портам: Одессе, Бердянску, Мариуполю и др.