Theo quy hoạch, có ba tuyến đường sắt liên vùng đi qua TP Thủ Đức gồm tuyến đường sắt Trảng Bom - Hòa Hưng; đường sắt tốc độ cao Sài Gòn - Nha Trang và tuyến đường sắt nhẹ Thủ Thiêm - Cảng hàng không quốc tế Long Thành.
8 tuyến đường sắt kết nối vùng gồm Trảng Bom - Hòa Hưng (Sài Gòn), Biên Hòa - Vũng Tàu, Dĩ An - Lộc Ninh, TP HCM - Cần Thơ, TP HCM - Nha Trang, Thủ Thiêm - Long Thành, TP HCM - Tây Ninh, tuyến đường sắt chuyên dụng ra cảng Hiệp Phước.
