根據區域規劃和城市總體規劃以及鐵路樞紐總體規劃，在樞紐地區的自然條件和城市建設的具體情況下，進行鐵路車站和鐵路線的平面及縱斷面綜合設計。在鐵路網點和網端的城市，由幾個協同作業的車站、引入線路和聯絡線組成的綜合體稱為鐵路樞紐。鐵路網點上僅有一個區段站或編組站時，也稱為樞紐站。
鐵路樞紐是組成鐵路網的基本單元，是聯繫鐵路網和城市之間的重要環節。在鐵路運輸、生產過程中，除辦理有關車站的客貨業務、列車運轉和技術作業外（見鐵路車站站設計），鐵路樞紐又是組織車流交換，調整列車運行和供應運輸動力的重要據點。
鐵路樞紐是隨鐵路網與城市建設發展中逐步形成和發展的。不同樞紐有不同的性質和規模，樞紐內各種專業車站有不同的數量、位置和規模以及不同的技術設備組合。為瞭滿足鐵路的運營和城市建設的基本要求，樞紐規劃與設計必須根據合理的路網和車流組織規劃，綜合分析各樞紐在路網中的性質和作用，客貨運輸的數量、性質和方向（車流條件），引入線路的技術特征，已有鐵路的設備狀況，城市建設和綜合運輸的發展規劃，地區的自然條件等因素，編制鐵路樞紐總體規劃與總圖設計。
鐵路樞紐技術設施 為適應客貨運輸和車流組織工作需要，鐵路樞紐具有下列全部或部分設施。①貨運設施。編組站、貨運站、區間引入線路、聯絡線和專用線等。②客運設施。客運站、站房及站前廣場，客車技術站，旅客乘降所等。③保證行車安全及通過能力的設施。調整列車運行的車站和線路所，樞紐線路立體疏解設施，城市鐵路道口和立交橋等。
鐵路樞紐設計原則 ①保證行車安全和人身安全；②保證區間線路和樞紐內部的客、貨列車運行線路短順、通暢和靈活機動，以及樞紐線路與車站的能力協調；③根據合理的樞紐車流資料佈置車站，要充分利用自然條件和既有設施，力求節省工程投資，方便運營，在技術經濟比較中能收到最大經濟效益；④配合城市建設和綜合運輸的發展規劃，為客貨運輸提供便利條件，盡量減少樞紐內列車運行和車站作業對城市的幹擾；⑤樞紐分階段建設，近、遠期結合，分期工程應能適應遠期車流條件的發展變化，便於進行必要的修改與調整。
鐵路樞紐總佈置圖 路網形成初期，城鎮規模較小，樞紐車流條件和客貨業務比較單純，新線直接引入車站接軌，應保證主要車流方向的列車進出車站不變更運行方向。這樣形成的樞紐站是樞紐總圖的基礎結構，它的特點是分階段適應性強。當運量增長，為瞭加強通過能力，並在一般情況下能使通過列車駛經車站不變更運行方向和縮短列車運行裡程，應修建繞過樞紐站的聯絡線，形成樞紐總圖的單式結構。聯絡線是樞紐內運行列車的分流線，是樞紐總圖發展過渡的重要手段。
在客貨運量較大具有一定規模的城市，需要分設客運站和編組站時，應配合城市規劃和自然條件，組成各種樞紐總圖：如沿著幹線順序佈置客運站和編組站的稱為順列式樞紐；在客貨運量大而建設范圍比較集中的城市，可將各方向幹線分線引入專業車站，使客貨列車在樞紐內分流，則構成並列式樞紐；當引入線路方向多而分散，各方向有較多的交換車流時，可修建成環形樞紐。在路網發展，城市改建，車流條件和自然條件的因素影響下逐漸演變而形成混合式樞紐。在路網位於大港灣，大工業區辦理大宗貨物聯運換裝的城市的樞紐稱為網端樞紐。圖1為混合式樞紐總佈置圖的實例。
中國鄭州樞紐是京廣、隴海兩條幹線交叉接軌的樞紐。是由原來不同管理系統分線修建而畸形發展的樞紐站，車站運轉作業幹擾嚴重，運送能力緊張，以致阻滯路網上列車正常運行。1956年開始，配合城市建設，逐步地將既有車站改建為客運站，修建瞭南北方向的貨物列車迂回聯絡路線和樞紐線路立體疏解設施，並在北郊新建編組站。把沿東向幹線舊市區邊緣的原中間站改建為貨運站，沿西向幹線新市區的工業區外側新建瞭工業站。經過這樣改建，鄭州樞紐就具有分工協作，統一指揮的能充分保證客貨列車在樞紐內分流運行的總佈置圖。它的通過能力大，列車運行線路便捷通暢，但樞紐線路疏解結構復雜，分隔市區並占用大面積土地，需要大量的基建工程投資。樞紐線路疏解是為減少或消除樞紐內各種列車運行進路上的交叉幹擾而采取的有關工程技術措施，用以保證列車運行便捷通暢和線路與車站能力協調。鄭州鐵路樞紐總佈置圖的規劃、設計和建設，基本上貫徹瞭樞紐設計原則並能與城市規劃協調發展。
鐵路樞紐總體規劃和城市規劃 雖然鐵路樞紐和城市在原則上是應當有效地協調配合的，但是，實際上，在各地區，尤其是一些大城市中，鐵路和城市的矛盾仍大量存在，一是鐵路建成後，城市建設在鐵路兩側發展，從而造成瞭鐵路線路和大范圍站場分割城市的局面；二是鐵路設備距城市太近，城市稍有發展即形成城市包圍站場，出現鐵路幹擾城市現象；三是為瞭避免上述兩種情況，將鐵路站場安排在遠離城市的郊外，這就對客貨運輸和城市交通造成不便。所以鐵路樞紐和城市規劃必須協調佈署，妥善解決鐵路和城市互相依存又互相矛盾的問題。
客運站和貨運站與城市關系密切，要佈置在城市范圍內便於服務的地段。站前廣場的規劃和設計要和城市道路系統密切配合，盡可能滿足城市運輸和旅客出入站房的合理流線要求，以及旅客在廣場上活動的需要。
鐵路正線和聯絡線以及樞紐疏解線路和城市生產和生活無直接聯系，但與客運站和貨運站配套是不能缺少的，要盡量少占用城市土地並減少和城市高速幹道及過境公路相交叉。當修建立交橋時，應妥善處理橋下道路的排水問題。在平交道口應修建安全防護設備。鐵路的編組站、機務段、車輛段及倉庫等和城市生產、生活沒有聯系，要在不影響樞紐總圖合理佈置並適合地方條件時，盡可能佈置在市郊外側。
接通到北京的鐵路線有多條，主要有京山（包括京哈與京滬）、京廣、京包及京承等線。為瞭各線在城區外圍的聯系，北京樞紐（圖2）逐漸形成環形線。其中主要編組站豐臺西站和東西兩輔助編組站都設於城區之外，主要旅客站接近市區中心；另有為各方向幹線和城區各部分旅客設置的三個（規劃四個）客運站，以及為各方向幹線和當地使用的各種貨運站分佈於城區與市郊。隨著現代化建設的發展，樞紐范圍內的車站和聯絡線路將繼續發展和改進。北京市區總體規劃示意圖所反映的鐵路樞紐用地總佈置圖，概要說明與城市協調發展。基本上解決瞭鐵路專業車站與主要線路在城市范圍內的合理佈局問題。
鐵路樞紐總圖設計和自然條件 鐵路樞紐總圖設計，應盡量利用有利地形和良好地質條件設置車站和建築物，以節省車站和線路工程數量。樞紐總圖設計要根據總體規劃方案在地形圖上結合定線選擇專業車站站坪，確定站場標高，進行車站與線路的平面和縱斷面設計，並妥善解決防洪排澇和取、棄土等重要問題。
樞紐線路立體疏解設計是車站設計的系統延伸，是樞紐設計的重要組成部分。在標定站坪及其高程結合定線選擇跨線橋橋址時，要充分利用地形，力求主要幹線方向的列車運行線路短順，並保證橋基穩固和橋下線路有可靠的排水設備以及車站發展的可能性。跨越大江河的樞紐選擇橋址時，既要符合江河的自然條件和工程技術要求，又必須綜合考慮城市利益和樞紐總佈置圖結構在運營工作中的合理性。