我国铁路网以北京为中心、各省省会为节点，由干线、支线及枢纽构成骨架。以下为支撑全国运输体系的十大核心干线：
南北交通中枢：京广线
京广线北起北京，南至广州，纵贯六省市，跨越五大流域，途经华北平原、两湖平原、江南丘陵及南岭山地，连接珠江三角洲。沿线人口稠密、经济发达、城镇密集，运输繁忙。南运货物以煤炭、钢铁、木材及出口物资为主；北运货物主要为稻米、有色金属及进口物资。
东西沿海大动脉：京沪线
京沪线始于北京，经天津、济南、徐州、南京至上海，贯穿三市四省，跨越四大水系，连接华北、江淮平原及长江三角洲。该线北接京沈线，南连沪杭线，沿线地势低平、资源丰富，是我国重要工农业基地。南运货物包括煤炭、钢铁、棉花等；北运货物以机械、仪表、百货为主。
南北第二大中枢：北同蒲—太焦—焦柳线
该线北起山西大同，经太原、焦作、枝城至柳州，全长2395公里，基本与京广线平行。线路纵贯五省区，跨越三大流域，经过黄土高原、江汉平原等地。沿线盛产农副产品及矿产，对优化铁路布局、提升晋煤外运能力及分流京广线运量具有重要作用。
南北第三大中枢：京九线
京九线始于北京，终抵香港九龙，全长2538公里，跨越五大水系，纵贯华北平原、鄱阳湖平原及两广丘陵。沿线是重要的粮棉油产区及矿产、旅游富集区。该线对促进区域经济发展、维持香港长期繁荣稳定具有重要意义。
西南南北干线：宝成—成昆线
该线北起宝鸡，南至昆明，全长1754公里。沿途穿越秦岭、大巴山及川西平原，桥隧占比达40%，工程艰巨世界罕见。在宝鸡衔接陇海线，在成都连接成渝线。沿线多民族聚居，矿产森林资源丰富，有力促进了西南地区经济建设与民族团结，是连接西北的重要通道。
中原西北大动脉：陇海—兰新线
东起连云港，西至乌鲁木齐，全长3652公里，是我国最长铁路干线。线路横贯黄淮、关中平原及河西走廊，翻越天山到达北疆。沿线历史文化名城众多，煤油矿产丰富。该线不仅沟通东西部经济联系、巩固边防，更是“亚欧大陆桥”的重要组成部分，为我国通往中亚、欧洲提供了捷径。
华北西北联络线：京包—包兰线
京包线（北京至包头）与包兰线（包头至兰州）相连，全长约1813公里，连接六省区市。线路跨越冀北山地、内蒙古高原及河套平原，沿线煤铁盐磷资源丰富，畜牧业与商品粮基地集中。西运货物以钢铁、机械为主；东运货物以煤炭、畜产品为主。该线有效分担了陇海线压力，对促进区域经济联系及巩固边防意义重大。
江南东西干线：沪杭—浙赣—湘黔—贵昆线
全线东起上海，西至昆明，全长2677公里，横跨六省市，连接长三角、江南丘陵及云贵高原。东段工农业发达，西段矿产资源丰富。东运货物包括粮食、木材；西运货物涵盖钢铁、水泥等。作为与陇海线、长江航线平行的主干线，对加快中西部经济建设至关重要。
东北铁路网主干：哈大、滨洲—滨绥线
东北铁路网以哈尔滨、沈阳为中心呈“丁”字型骨架。哈大线（哈尔滨至大连）全长944公里，串联主要工业中心与海港，客货运量居全国前列。滨洲—滨绥线（满洲里至绥芬河）全长1483公里，两端接轨俄罗斯，是重要的国际铁路通道，也是我国木材、粮食、石油及畜产品的供应基地。
关内外沟通干线：京沈线、京通线
京沈线南起北京，东至沈阳，全长850公里，沿辽西走廊延伸，是联系关内外的最主要通道及客货密度最大的干线之一，沿线集聚大量能源与重工业基地。
京通线自北京昌平至通辽，全长870公里，是晋煤出关和东北木材外运的重要通道，也是沟通华北与东北的第二条干线，对减轻京沈线压力及开发内蒙古东部经济作用显著。