鉄道は、自然環境への負荷が少なく、大量輸送に向き、定時性や安全性に優れるという特徴を有する。また専用の鉄軌道上で案内されて運転される特性上、多数の車両を連結して一括運転できる。このため連結する車両が多いほど一度に大量の旅客や貨物を運送できる。

電車・電気機関車の場合、発電機や電動機のエネルギー変換効率は自動車などに使われる内燃機関に比べてはるかに高いので、鉄道システム全体としてもエネルギー効率は非常に高い。気動車・ディーゼル機関車の場合も、単位輸送量当たりのエネルギー消費は自動車よりはるかに少ない。したがって地球温暖化の原因となる二酸化炭素の単位輸送量当たりの排出量が少ないのである。

軌道や車輪に鉄を使用しているため、走行時に鉄同士が触れ合うことになるが、この際の摩擦力による走行時の抵抗は、地上に接触して移動する交通機関としてはかなり少ない部類に入る。例えば平坦な線路を20km/hで走行した場合の走行抵抗は1 - 2kgf/tと、ゴムタイヤを使用した自動車の10kgf/t（舗装道路）に比べるとおよそ10分の1程度である。そのため鉄道は船と並んで、エネルギー効率のよい大量輸送システムといえる。しかし鉄軌道の走行抵抗が少ない利点の反面、摩擦力に依存するブレーキ力も低いため、ブレーキをかけ始めてから停止するまでの距離（制動距離）を長く必要とする。