軍隊利用鐵路列車輸送人員和物資的運輸方式。它具有運載量大、適合長距離運輸、受天候影響小等特點，是在戰略、戰役後方實施大規模運輸的主要手段。1870年普法戰爭中，普軍利用鐵路在短時間內向普法邊境輸送瞭幾十萬軍隊、數千門火炮以及大量馬匹等，趕在法軍之前完成瞭部隊的調動和展開。1945年，蘇軍為準備遠東戰役（見蘇日戰爭），將4個集團軍、幾十個坦克旅和炮兵旅，以及大量後勤部隊、物資，從1萬多公裡遠的西部通過鐵路輸送到遠東地區，使該地區的部隊總數增加瞭1倍。在抗美援援朝作戰期間，中國人民志願軍通過鐵路由中國境內向朝鮮戰場輸送部隊和物資18萬餘車。
鐵路軍事運輸的組織管理，美軍在美國本土由軍事交通管理司令部會同美國鐵路協會負責，在戰區由聯合運輸委員會負責。中國人民解放軍的鐵路軍事運輸，由各級軍事交通部門和國傢鐵道部門共同組織實施。組織鐵路軍事運輸，一般須按計劃進行。戰時鐵路易遭破壞，常采取搶裝、搶運、搶卸和列車防衛等措施，組織直達運輸、單向運輸、迂回運輸、合並列車和中途倒運等。
為改進鐵路軍事運輸，有的國傢正在實現編制鐵路軍事運輸計劃的自動化，著重發展和使用適合新式重型裝備需要的大型專用車輛。