铁路车辆的种类很多，基本可分为货车与客车两大类。根据不同的货物，所设计的货车又有三种基本类型：敞车，宜于运载大件设备及散装货物，如煤等；篷车，宜于运载需防潮的货物，如水果、贵重货物等；平板车，宜于运载大型货物。此外，还有许多特种车辆，如罐车，宜于运载液体货物，如油类、液体化工原料等；还有冷藏车、牲畜车和运载汽车的双层或多层专用货车等。
客车也有坐席车、卧铺车之分。从外貌看来，这些车辆大体都相似。在美国，客车身长为85英尺，重60-80吨，而英国的客车身长为67英尺，欧洲大陆的客车身长86.5英尺，重50-60吨。各国的客车内部设计都有所不同。
在我国，坐席车的通道在中央，一侧为双人座，一侧为3人座，全车有近120个座位。美国的客车座位布置与我国的相似，但有的是两侧均为双人座。在欧洲，客车均为包厢式，每包厢有6～8个座位，其布局与我国的软卧车厢相似。此外，有的国家包括我国在内，有双层客车，以搭乘更多的乘客。美国的卧铺车厢中有8间双人室，24间单人室，可容纳40人。我国的硬卧车厢每个隔间有6个铺位，而软卧则每个包厢有4个铺位。
为了减少旅客坐火车长途旅行的疲劳，人们都希望火车上能有卧车，可以休息睡觉，能有餐车，可在车上就餐。发明卧车和餐车的人是美国一位设计师，叫乔治·蒲尔曼。1865年；他和同事一起研制出先驱者号卧车，并投入铁路运营。这是世界公认的最早的正规卧车。1868年，他进一步研究，发明了带有厨房的餐车。没过多久，他又发明成功带有豪华单人坐椅的客车及连廊车厢，取得了一系列的成就。1867～1890年，他创办了世界著名的蒲尔曼车厢公司，专门从事制造、装配在美国主要铁路上行驶的卧车。
为了与公路、航空客运竞争，铁路客车内都及时地安装了先进而舒适的生活设施。如，为使旅客在冬夏、昼夜旅行时免受高寒或酷热之苦，客车车厢内就安有空调。英国是在铁路客车内首先安装空调的国家。空调全名是空气调节器，它可以冷却、加热、净化和干燥（英国较潮湿）空气。于本世纪30年代，德国、法国、美国、日本等国先后从英国引进此项新技术，有的还直接从英国斯通公司购置空调设备安装在客车上。现在，空调客车数量最多的国家是美国，其次是日本。
为发展旅游业，吸引更多旅客乘坐火车，在美国沿途有游览景点的铁路线上还运行着一种有透明圆顶的客车，乘客坐在隆起的玻璃圆顶客车内可观赏沿线风光。由于铁路运输受到其他运输方法的挑战，各国铁路公司都想方设法吸引更多的主雇和旅客，有的甚至在客车中设有图书馆、儿童游乐场。可以设想，将来会出现更新型的铁路车辆，以适应经济发展的需要。