鐵路中線在水平面上的投影。線路平面由直線和曲線連接而成。一條理想的鐵路線其區間平面應盡可能取直。一般在平坦地帶的鐵路線以直線為主，隻有在繞避障礙或趨向預定目標時，才採用曲線。但在地形複雜的山區，線路平面往往迂回曲折，出現大量曲線，有時候，曲線長度甚至超過直線。
線路曲線 在一般情況下，一條曲線的半徑始終不變的，通稱單曲線。為瞭適應特殊地形，有時需要在一個曲線上採用幾個不同的半半徑形成復曲線。在線路平面上最常見的是單曲線，簡稱曲線。曲線半徑是表示圓弧曲度的指標。有些國傢用角度表示曲線的彎度。在線路平面設計中，曲線半徑的大小是影響工程費和運營條件的基本因素，按照地形條件和設計行車速度的要求，規定最小半徑。曲線對於鐵路運營的不利影響主要在於產生曲線阻力、影響或限制行車速度和加速軌道磨損，尤其是小半徑曲線，這些影響更突出。
列車通過曲線時產生離心力，為平衡這種離心力，在曲線軌道上設置超高。超高有一定的限度，當離心力過大，超高不能平衡時，就必須限制速度(見鐵路軌道幾何形位)。由於超高是固定設置的，而通過曲線的各種列車速度是不同的，其離心加速度各不相同；對速度較高的旅客列車，勢必產生未被平衡的離心加速度，它影響列車運行的安全和旅客的舒適度。由於具體條件不同，各國規定的最高離心加速度(ɑ)有些差別：中國規定ɑ
0.40～0.60(米/秒
2)；歐美各國規定
ɑ
＝0.55～0.85；蘇聯和國際鐵路聯盟規定
ɑ
＝0.50；日本規定
ɑ
＝0.33～0.40（窄軌）。在外軌超高值和α已定的情況下，速度和半徑的關系，可用公式
(公裡/時)表示，式中
C是常數，由實設的超高及
ɑ決定，中國一般客車用
C＝4.3；
R是半徑，以米計。
小半徑曲線往往引起車輪和鋼軌的磨耗。列車通過曲線時，由於車輪在鋼軌上的縱向滑動和橫向擠壓，增加瞭車輪和鋼軌的相互磨損，半徑愈小磨損愈大。根據中國現用機車實測資料統計，半徑在600米以下時，磨損明顯加大；半徑小於400米時，磨耗急劇增加。總之，在條件許可時，曲線半徑應盡量用得大些。然而，在漫長的鐵路線上，自然條件往往是錯綜復雜的，在地形困難山區中，小半徑曲線不可能完全避免。迄今，許多國傢的山區標準軌距的幹線上，還保持200米以下的最小曲線半徑。1米軌距鐵路的最小曲線半徑為100米。在早期的鐵路建設中，容許的最小半徑是指在地形特別復雜的群山間，為瞭節約工程造價而允許采用的最低標準。1960年以來，高速鐵路興起，最小半徑標準問題顯得更為突出。容許的最小半徑在技術經濟比較的基礎上，還必須結合設計速度來考慮。以日本東海道新幹線為例，設計速度210公裡/時，最小半徑為2500米。法國巴黎裡昂高速鐵路線設計速度300公裡/時，最小半徑為4000米（見鐵路工程）。工程技術的進步和經濟上的精打細算，使山區與平原地帶的曲線半徑標準差距由以往的數倍，發展到20倍。與此同時，英國鐵路采用瞭不同的辦法。早期英國鐵路所采用的曲線半徑較小（幹線上標準半徑為2640英尺，即805米），為瞭在小半徑密佈的舊線上提高客車速度，特別研制瞭可控傾斜車體的電動車組，在不經過改造的舊線上實現瞭200公裡/時的高速。這種措施為在舊線上提高速度開辟瞭新途徑。
緩和曲線 在最初的鐵路上並沒有緩和曲線，僅圓曲線和直線直接相連。經過多年實踐，發現這段曲直緊接的線路經常在平面上走動，很難穩定，給線路維修工作帶來許多麻煩。因此針對線路走動的規律，在直線和圓曲線之間插入一段過渡性的曲線，實施後，收到瞭良好的效果。於是從19世紀60年代後期開始，緩和曲線就在鐵路平面設計的實踐中得到肯定。緩和曲線的目的主要有：①消除列車由直線進入圓曲線時，由於車體轉向架和掛鉤之間相互位置的突然變更而引起的沖動；②消除列車由水平軌道變為傾斜軌道所引起的突然反應。所以緩和曲線的作用，在於使轉向架、彈簧、掛鉤以及車體從直線運行時的位置，逐漸地轉到循著圓曲線彎道運行時的位置。在工程實施上，理想的緩和曲線既須滿足上述要求，又必須便於敷設，保持相對穩定。
緩和曲線的線型 在行車速度不大於160公裡/時的線路上，一般采用三次拋物線型。在速度大於200公裡/時的高速鐵路線上則用曲線遞減型緩和曲線。中國鐵路現在采用的是三次拋物線型緩和曲線。
緩和曲線的長度 緩和曲線必須有足夠的長度才能發揮作用。決定的因素有三：①超高順坡不宜過陡，以保證行車安全。按中國鐵路的設計標準，不得大於2‰。②外輪的提升速度不宜過快，以保證旅客的舒適。在中國鐵路幹線上其標準為32毫米／秒。③欠超高（未被平衡的超高）的增長率不宜過大。嚴格控制未被平衡的離心加速度的時變率，這對於旅客舒適是更為重要的。根據理論分析和實驗觀察，旅客可以接受的時變率約為0.3～0.4米/秒3而日本的新幹線標準則為0.245米/秒3。總之，合理的長度應該全面滿足前述三個因素。
夾直線 在前後相連續的兩個曲線之間的一段直線，其長短影響到乘車舒適度。應按照列車在通過前一曲線所產生的振動到達後一曲線時已衰減完畢的所需歷程，來決定夾直線的長度。因此行車速度愈高，夾直線應愈長。中國鐵路設計規程規定夾直線的最小長度為80～25米，視線路等級而定。外國鐵路的夾直線最小長度標準亦不一致，如美國不論同向或反向曲線都定為30米，而歐洲、日本及國際鐵路聯盟所規定的夾直線最小長度皆和行車速度有關，如英國規定夾直線長度為
（米），
v為行車速度（公裡/時），法國規定為
（米），但不得小於30米等。
大橋、長隧道及車站處的線路平面 較長的大橋、隧道和車站都宜設在直線上。曲線橋梁的設計和施工復雜得多，鋼軌更換和整形也都較困難，特別在無道碴的橋梁上，線路不易固定，設置外軌超高也有困難，直接影響行車安全。如大橋必須設置在曲線上，曲線半徑也要盡量放大（例如1000米以上）。在同一座橋梁上，更不能設置反向曲線，以免列車過橋時，左右搖動劇烈，嚴重影響安全和舒適。隧道如必須設在曲線上時，應采用較大的曲線半徑，並盡量避免把隧道設在反向曲線上，以改善運營、養護和通風條件。曲線車站不利於瞭望，直接影響通過能力和作業安全，由於曲線阻力，也不利於列車起動，如車站必須設在曲線上，也應盡量采用較大半徑的曲線和減小轉向角度，以縮小影響。反向曲線的車站平面，上述影響更嚴重，非有充分依據，不得采用。
中國鐵路的線路平面設計標準 中國幅員遼闊，地形復雜多變，因此，鐵路平面設計的標準很難統一規定，可以在指定的范圍內因地制宜適當采用。即Ⅰ、Ⅱ級鐵路的標準可以較高，Ⅲ級鐵路則較低。
1975年公佈的《鐵路工程設計技術規范》，對曲線半徑及其他標準規定如下：
中國鐵路線路平面設計標準（1975年公佈）
鐵路的平面組成，最後在線路平面圖上反映出來，結合鐵路線路縱斷面就能表現該段線路的主要情況。