Железнодорожная сеть в Москве представлена десятью основными направлениями с девятью вокзалами (с восьми вокзалов осуществляется как пригородное, так и дальнее сообщение, два вокзала (Савёловский и Рижский) обслуживают только пригородные перевозки), Московской окружной железной дорогой (малым кольцом), частью Большого кольца МЖД, несколькими соединительными ветвями и рядом ответвлений, в основном однопутных, относительно небольшой длины, основная часть из которых полностью находится в черте города.
Все железные дороги Москвы относятся к Московской железной дороге, кроме Ленинградского направления, относящегося к бывшему Московскому региону Октябрьской железной дороги, которое тоже входит в Московский железнодорожный узел, имеет при этом ССВ с некоторыми направлениями Московской железной дороги. При этом цены и правила оплаты проезда в пригородных электричках одинаковы на всех направлениях без исключения, согласно правилам Московской железной дороги.
Также на территории новой Москвы расположена одна из крупнейших в России железнодорожная сортировочная станция Бекасово-Сортировочное.
В 1990-е — 2000-е годы ряд железнодорожных веток, обслуживавших промышленные предприятия, был закрыт в связи с выводом этих предприятий из города или серьёзным сокращением объёмов производства.