Transport kolejowy jest drugą najważniejszą (po transporcie samochodowym) gałęzią transportu w Polsce. Jego znaczenie zmalało jednak po 1989 roku.
Pierwszą linię kolejowa na ziemiach polskich zbudowano na Dolnym Śląsku. W 1842 roku połączyła ona Wrocław z Oławą. W rządzonym przez Rosjan Królestwie Polskim najważniejszą linią kolejową była zbudowana w latach 1845-48 polska część Kolei Warszawsko-Wiedeńskiej (w roku 1862 roku oddano do użytku linię Kolei Warszawsko-Petersbuskiej).
Po odzyskani niepodległości przez Polskę w 1918 roku rozpoczęto scalanie systemów kolejowych państw zaborczych. Najgęstsza była sieć kolejowa w Królestwie Pruskim (w Cesarstwie Niemieckim) – służyła ona m.in. do wywozu surowców rolnych i przemysłowych z polskojęzycznych prowincji Królestwa Prus. Mniej gęsta była sieć kolejowa w zaborze austriackim, a zwłaszcza rosyjskim. Granice zaborów długo widoczne były na mapie linii kolejowych Polski. W okresie międzywojennym do najważniejszych inwestycji kolejowych w kraju należała budowa Magistrali Węglowej (oddana do użytku w 1933 roku), łączącej Górny Śląsk z tworzącym się portem w Gdyni.
Po II Wojnie Światowej 1 z głównych przedsięwzięć dotyczących modernizacji sieci kolejowej była ich elektryfikacja. W 1946 roku zelektryfikowane było tylko około 100 km linii kolejowych w Polsce (większość trakcji elektrycznej z terenów niemieckich przyłączonych do Polski po 1945 roku została zdemontowana przez Rosjan i wywieziona do Związku Radzieckiego). Długość linii zelektryfikowanych rosła do ok. 2000 roku, kiedy wynosiła ok. 11,9 tys. km (56% długości wszystkich eksploatowanych linii kolejowych). Od tego czasu długość linii zelektryfikowanych już nie wzrastała (chociaż jej udział tak – do 59% - z racji likwidacji części linii kolejowych).
Do głównych inwestycji kolejowych okresu powojennego należała budowa w latach 1971-77 Centralnej Magistrali Kolejowej (CMK). Miała ona połączyć Warszawę z Górnym Śląskiem, nie ukończone jej jednak – łączy podwarszawski Grodzisk Mazowiecki z Zawierciem. Geometria torów umożliwia na niej ruch pociągów pasażerskich z prędkością do 160 km/godz. (to tu pobito polski kolejowy rekord prędkości – 250 km/godz. w 1994 roku).
Inna ważna dla gospodarki Polskiej Rzeczpospolitej Ludowej inwestycja kolejowa to Linia Hutniczo-Siarkowa lub Linia Hutnicza Szerokotorowa (LH-S), linia szerokotorowa (rozstaw torów 1520 mm, jak w dawnym Związku Radzieckim, a nie 1435 mm, jak normalnie w Polsce). Celem linii miało być dostarczanie rudy żelaza z Ukrainy do Huty Katowice (stacja końcowa linii w leżącym blisko huty Sławkowie) oraz eksport polskiego węgla i siarki do Związku Radzieckiego. Linia do dnia dzisiejszego wykorzystywana jest w wymianie towarowej między Polską a Ukrainą i innymi państwami postradzieckimi.
W ostatnich latach planowana jest sieć kolei dużych prędkości (>160 km/godz.) łącząca Warszawę z głównymi miastami Polski (Krakowem i Katowicami – wykorzystanie CMK, Gdańskiem oraz Łodzią, Wrocławiem i Poznaniem – planowana linia Y).
W 2011 roku długość eksploatowanych normalnotorowych linii kolejowych w Polsce wynosiła 20,1 tys. km (od 1980 roku zmniejszyła się o 4,3 tys. km), z czego 11,9 tys. km linii kolejowych jest zelektryfikowanych.
Gęstość sieci kolejowej w 2011 roku wynosiła 6,4 km długości eksploatowanych linii kolejowych na 100km2 powierzchni ogólnej kraju.
Największą gęstość ma sieć kolejowa w uprzemysłowionym (liczne bocznice kolejowe zakładów przemysłowych) i silnie zurbanizowanym województwie śląskim – 17,4 km długości eksploatowanych linii kolejowych na 100km2 powierzchni ogólnej województwa, najmniejsza