การรถไฟแห่งประเทศไทยเป็นผู้ให้บริการรถไฟทางไกลทุกสาย มีสถานีรถไฟกรุงเทพ (หัวลำโพง) เป็นสถานีปลายทางของทุกสาย มีสถานีบรรจุและแยกสินค้ากล่อง ลาดกระบัง เป็นที่ทำการรับส่งสินค้าหลัก ปัจจุบันการรถไฟฯ มีระยะทางที่เปิดการเดินรถแล้ว รวมทั้งสิ้น 4,507 กิโลเมตร แบ่งเป็นเส้นทางรถไฟทางเดี่ยว 4,097 กิโลเมตร เส้นทางรถไฟทางคู่ 303 กิโลเมตร ได้แก่ ช่วงกรุงเทพ - ลพบุรี ระยะทาง 133 กิโลเมตร ช่วงชุมทางสถานีตลิ่งชัน - สถานีนครปฐม ระยะทาง 44 กิโลเมตร ช่วงสถานีฉะเชิงเทรา - สถานีสัตหีบ ระยะทาง 69.8 กิโลเมตร และช่วงสถานีชุมทางศรีราชา - สถานีแหลมฉบัง ระยะทาง 13.4 กิโลเมตร และเส้นทางรถไฟทางสาม 107 กิโลเมตร ได้แก่ ช่วง รังสิต - ชุมทางบ้านภาชี ระยะทาง 60 กิโลเมตรและช่วงสถานีหัวหมาก - ชุมทางฉะเชิงเทรา ระยะทาง 45.82 กิโลเมตร

สายเหนือ

ทางรถไฟสายเหนือ เดินรถคู่ไปกับทางรถไฟสายตะวันออกเฉียงเหนือแล้วแยกกันที่สถานีรถไฟชุมทางบ้านภาชี โดยทางรถไฟสายเหนือผ่านจังหวัดลพบุรี, นครสวรรค์, พิจิตร พิษณุโลก, อำเภอเด่นชัย, ลำปาง, ลำพูน แล้วสุดทางรถไฟที่เชียงใหม่ ระยะทางจากกรุงเทพ 751 กิโลเมตร มีทางรถไฟแยกที่สถานีชุมทางบ้านดารา จังหวัดพิษณุโลกถึงสถานีสวรรคโลก จังหวัดสุโขทัย ระยะทาง 29 กิโลเมตร

สายตะวันออกเฉียงเหนือ

ทางรถไฟสายตะวันออกเฉียงเหนือ เดินรถคู่กับทางรถไฟสายเหนือแล้วแยกกันที่สถานีรถไฟชุมทางบ้านภาชี มุ่งสู่นครราชสีมา แยกเป็นสองสายที่สถานีรถไฟชุมทางถนนจิระ โดยสายหนึ่งผ่านขอนแก่น, อุดรธานี, หนองคาย ข้ามสะพานมิตรภาพไทย-ลาวแล้วสุดทางรถไฟที่สถานีรถไฟท่านาแล้ง นครหลวงเวียงจันทน์ ประเทศลาว ระยะทางจากกรุงเทพ 627.25 กิโลเมตร อีกสายหนึ่งผ่านบุรีรัมย์, สุรินทร์, ศรีสะเกษ แล้วสุดทางรถไฟที่อุบลราชธานี ระยะทางจากกรุงเทพ 575 กิโลเมตร

ยังมีอีกเส้นทางหนึ่งเริ่มต้นจากสถานีรถไฟชุมทางแก่งคอยที่สระบุรี ผ่านอำเภอชัยบาดาลที่ลพบุรีและอำเภอจัตุรัสที่ชัยภูมิ ก่อนจะวิ่งเข้าสู่สายหลักที่ไปหนองคาย ที่สถานีรถไฟชุมทางบัวใหญ่ นครราชสีมา ระยะทาง 252.4 กิโลเมตร

สายใต้

ทางรถไฟสายใต้ เริ่มต้นจากสถานีกรุงเทพแล้วเมื่อถึงที่สถานีรถไฟชุมทางบางซื่อจะแยกไปทางตะวันตกสู่นครปฐม ก่อนจะแยกเป็นสามทาง โดยทางหนึ่งไปทางกาญจนบุรี (210 กิโลเมตร) ทางหนึ่งไปทางสุพรรณบุรี (157 กิโลเมตร) ทางรถไฟสายใต้หลักวิ่งต่อไป โดยผ่านราชบุรี, เพชรบุรี, หัวหิน, ประจวบคีรีขันธ์, ชุมพรจนถึงสุราษฎร์ธานี มีทางแยกคีรีรัฐนิคม จากนั้นวิ่งต่อไปถึง สถานีรถไฟชุมทางทุ่งสง ที่ นครศรีธรรมราช และยังมีทางแยกไปกันตังที่ตรังและชุมทางเขาชุมทองซึ่งอยู่ใกล้เคียงกัน สายใต้หลักวิ่งต่อไปจนถึงพัทลุง, ชุมทางหาดใหญ่ ที่สงขลามีทางแยกซึ่งสามารถเชื่อมต่อกับทางรถไฟของ ประเทศมาเลเซีย ที่ปาดังเบซาร์ ส่วนสายใต้หลักจะวิ่งต่อไปผ่านยะลา จนถึงสุไหงโก-ลก นราธิวาส

สายตะวันออก

ทางรถไฟสายตะวันออก ถึง จังหวัดสระแก้ว ( สถานีรถไฟอรัญประเทศ อำเภออรัญประเทศ ) ระยะทาง 260 กิโลเมตร, สถานีคลองสิบเก้า-ชุมทางแก่งคอย ระยะทาง 81.4 กิโลเมตร และชุมทางเขาชีจรรย์-มาบตะพุต ระยะทาง 24.07 กิโลเมตร

สายแม่กลอง

ทางรถไฟสายแม่กลอง ช่วง สถานีรถไฟวงเวียนใหญ่ - สถานีรถไฟมหาชัย ระยะทาง 31 กิโลเมตร และช่วง สถานีรถไฟบ้านแหลม - สถานีรถไฟแม่กลอง ระยะทาง 34 กิโลเมตร

โครงการทางคู่

นอกจากนี้ การรถไฟแห่งประเทศไทยยังมีโครงการขยายเส้นทางให้เป็นทางคู่เพื่อให้สามารถทำความเร็วได้มากขึ้น ลดเวลาการเดินทาง เพิ่มความจุตู้สินค้าและตู้โดยสาร รวมทั้งลการใช้พลังงาน เนื่องจากการขนส่ง เที่ยวหนึ่ง สามารถจุผู้โดยสารและสินค้าได้มากกว่ารถยนต์ โครงการที่อยู่ระหว่างการดำเนินงานก่อสร้าง ได้แก่ ลพบุรี-ปากน้ำโพ ระยะทาง 118 กิโลเมตร นครปฐม-หัวหิน 165 กิโลเมตร มาบกะเบา-ชุมทางถนนจิระ 132 กิโลเมตร ชุมทางถนนจิระ-ขอนแก่น 185 กิโลเมตร ประจวบคีรีขันธ์-ชุมพร 167 กิโลเมตร รวมระยะทาง 767 กิโลเมตร