干线   境内惟一通过的铁路干线是京广铁路(原名粤汉铁路)，北起临湘市羊楼司入境，南至汨罗市高家坊出境，单线计程全163.304长公里。

民国3年，经岳阳人李澄宇力主，粤汉铁路定线途经岳阳。是年，督办詹天佑负责武长段建设指挥。6月测量完毕，7月，划武昌至长沙为4个段，陆续兴工建造路基。5年2月铺轨，6年9月3日，武昌至岳州通行工程车；9月16日，武昌至长沙通行工程车，7年9月，湘鄂线全线贯通。25年4月，湘鄂段与广东段在太平里接轨，粤汉铁路全线贯通。

1957年，粤汉线更名为京广线，铁道部决定修建武昌至衡阳的复线工程。1958年10月，临湘、岳阳、湘阴3县相继成立复线修建指挥部，组成3个民工兵团，共12万人，11月初赴沿线地段施工。 1962年9月，铁道部鉴定委员会认为，京广铁路武衡段运量下降，数年内无修建复线需要，复线工程总预算取消，设计与施工暂告一段落。1964年，蒲衡段运输紧张，复线工程再度动工。1970年底，武衡段复线竣工通车。随后，境内京广线沿线部分车站几经增轨改造，至1999年，京广铁路境内段正常营运里程 163.5公里，线路总长471.401公里，其中正线326.912公里（双线计程），站线104.42公里，段岔线40.061公里。

铁路专用线   铁路专用线接轨于干线铁路。1951年，中国人民解放军总后勤部在岳阳兴建被服厂（现3517工厂），配套修建境内第一条铁路专用线，长1921米。1952年，湖南省森林工业局岳阳交料站(现岳阳市木材总公司)修建铁路专用线1235米。1959年，国家投资建设桃林铅锌矿(以下简称桃矿)，由临湘火车站开岔修建35公里铁路专用线至矿山，沿线修建五里牌、渔潭、汀畈3个车站。至1960年，境内铁路专用线达5443米，1968年，城陵矶港务局从城陵矶工业站修建1条2450米铁路专用线至港区。1969年，省储运站、岳阳肉联厂、岳阳化工总厂(以下简称岳化)等相继修建铁路专用线至厂区。至1970年，境内铁路专用线达85601米。70年代，修建洞庭氮肥厂(以下简称洞氮)、长岭炼油化工总厂(以下简称长炼)、岳阳外贸调运站等厂、站铁路专用线共36944米。1979年，境内铁路专用线达122545米。80年代，岳阳化肥厂、正大岳阳有限公司、光明货场、汨罗石油公司等相继修建铁路专用线1608米。1990年，共有铁路专用线124799米。90年代，岳阳市氮肥厂修建铁路专用线607米。1999年，共有铁路专用线28条、125406米。完成客运量8.6万人次、货运量7382587吨。