ในอนาคต การรถไฟแห่งประเทศไทย (รฟท.) ร่วมกับ สำนักงานนโยบายและแผนการขนส่งและจราจร (สนข.) จะทำการย้ายสถานีต้นทางหลักของกรุงเทพ จากสถานีหัวลำโพง มาที่ ชุมทางบางซื่อ เป็นสถานีหลักแห่งเดียวของกรุงเทพมหานคร พร้อมจัดเส้นทางใหม่ จากบางซื่อไปนครปฐม และราชบุรี เป็นสายตะวันตก จากบางซื่อ ไปหัวลำโพง วงเวียนใหญ่ มหาชัย จนถึงปากท่อ ตลอดจนทุกสถานีหลังจากนี้ นับเป็นสายใต้เส้นทางใหม่ ส่วนจากบางซื่อไปชุมทางบ้านภาชี ยังเป็นสายเหนือและสายตะวันออกเฉียงเหนือเช่นเดิม จากบางซื่อไปสุวรรณภูมิ ฉะเชิงเทรา เป็นสายตะวันออกตามเดิม และแยกเพิ่มอีก 2 เส้นทางคือ รถไฟความเร็วสูง (ไฮสปีดเทรน) เส้นทางกรุงเทพ-ระยอง และรถไฟฟ้าเชื่อมท่าอากาศยานสุวรรณภูมิ (SARL : Suvarnabhumi Airport Rails Link)

นอกจากนี้ ยังมีโครงการปรับปรุงทางรถไฟทั้งหมดเป็นทางคู่ ในเส้นทางรถไฟสายใต้ จะแบ่งเป็น 7 ช่วง ประกอบด้วย

• บางซื่อ-นครปฐม (แล้วเสร็จเมื่อ พ.ศ. 2543)
• นครปฐม-หัวหิน (อยู่ระหว่างการก่อสร้าง คาดว่าจะแล้วเสร็จ พ.ศ. 2565)[1]
• หัวหิน-ประจวบคีรีขันธ์ (อยู่ระหว่างการก่อสร้าง คาดว่าจะแล้วเสร็จ พ.ศ. 2565)[1]
• ประจวบคีรีขันธ์-ชุมพร (อยู่ระหว่างการก่อสร้าง คาดว่าจะแล้วเสร็จ พ.ศ. 2565)[1]
• ชุมพร-สุราษฎร์ธานี (โครงการ)
• สุราษฎร์ธานี-ชุมทางหาดใหญ่-สงขลา (โครงการ)
• หาดใหญ่-ปาดังเบซาร์ (เป็นโครงการรถไฟฟ้าเพื่อเชื่อมต่อกับรถไฟด่วนพิเศษของมาเลเซีย)

และจะมีโครงการก่อสร้างทางรถไฟสายใหม่ จำนวน 4 เส้นทางคือ

• สุราษฎร์ธานี-ชุมทางบ้านทุ่งโพธิ์-คีรีรัฐนิคม-พังงา-ท่านุ่น (เชื่อมต่อรถไฟรางเบาจากจังหวัดภูเก็ต)
• ชุมพร-ท่าเรือน้ำลึกระนอง-ระนอง[2]
• สุราษฎร์ธานี-ขนานทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 44-ดอนสัก[3]
• ทับปุด-กระบี่[4]

ซึ่งทั้งหมด อยู่ในระหว่างการศึกษาความเป็นไปได้ของโครงการ