Железнодорожная сеть в Москве представлена десятью основными направлениями с девятью вокзалами (с восьми вокзалов осуществляется как пригородное, так и дальнее сообщение, один вокзал — Савёловский обслуживает только пригородные перевозки), Московской окружной железной дорогой (МОЖД), несколькими соединительными ветвями и рядом ответвлений, в основном однопутных, относительно небольшой длины, основная часть из которых полностью находится в черте города. Малое кольцо Московской железной дороги пересекает радиальные линии железной дороги, объединяя все существующие линии Московского железнодорожного узла.

Регулярные пассажирские перевозки в Московском железнодорожном узле представлены пригородными электропоездами («электрички»). В пределах города и агломерации их сеть напоминает Московское метро, но без Кольцевой линии. На территории города Москвы (включая Зеленоград и Внуково) находятся 112 железнодорожных станций и платформ (остановочных пунктов). Пассажиропоток составляет примерно 1 млн чел./сутки.

Белорусский

Белорусский вокзал — пассажирский терминал станции Москва-Пассажирская-Смоленская, один из девяти железнодорожных вокзалов Москвы.

Обслуживает поезда дальнего следования западного, юго-западного и (после перевода Савёловского вокзала исключительно на обслуживание пригородных поездов) один поезд северо-восточного (по Савёловской ветке, на Рыбинск, с прицепными вагонами на Углич, Весьегонск, Пестово) направлений России и зарубежья. Также обслуживает пригородные электропоезда Белорусского направления МЖД до конечных остановок Вязьма, Усово, Одинцово, Голицыно, Кубинка, Можайск, Бородино, Гагарин, Звенигород. Кроме того, через вокзал электропоезда движутся на Савёловское и Курское направление.

Казанский

Казанский вокзал является одним из крупнейших в Европе и самым загруженным по пассажиропотоку среди московских, так как обслуживает целых три направления - восточное, юго-восточное и южное. В последние годы вокзал работает на пределе пропускной способности. В этой связи было бы целесообразно передать часть поездов южного направления на менее загруженные Павелецкий и Курский вокзалы.

С Казанского вокзала отправляются скорые и пассажирские поезда, а также пригородные поезда (электрички) в двух направлениях — на Муром (Казанское направление) и на Рязань (Рязанское направление). Разветвление по направлениям — в городе Люберцы, на станции Люберцы Ⅰ.

С Казанского вокзала отправляются поезда, следующие в Адлер, Анапу, Владикавказ, Воронеж, Грозный, Йошкар-Олу, Казань, Магнитогорск, Махачкалу, Нижний Новгород, Новороссийск, Пензу, Ростов-на-Дону, Рязань, Самару, Саранск, Тольятти, Ульяновск, Уфу, Чебоксары, Челябинск и др. Также с вокзала следуют пригородные электрички до станций: Люберцы, Панки, Гжель, Куровская, Егорьевск, Шатура, Черусти, Вековка, Быково, Отдых (г. Жуковский), Раменское, 47 км, Бронницы, Виноградово, 88 км (г.Воскресенск), Воскресенск, Шиферная, Голутвин (г.Коломна), Рязань и др.

Киевский

В непосредственной близости Киевского вокзала находятся две железнодорожные станции — Москва-Пассажирская-Киевская (код 811903) и Москва-Товарная-Киевская (код 198002). Однако грузового сообщения там нет, грузовые поезда идут до станции Москва-Сортировочная, в 4 км от Киевского вокзала.

От Киевского вокзала идут электрички (пригородные поезда) на Солнечную, Лесной Городок, Апрелевку, Бекасово Ⅱ, Кресты, Нару, Малоярославец, Калугу-1 и Калугу-2, а также экспрессы до аэропорта Внуково и Калуги.

Скорые и пассажирские поезда с Киевского вокзала идут на Брянск, далее на Киев, оттуда — в другие крупные города Украины, Молдавии и других стран Европы.

В непосредственной близости от Киевского вокзала расположен вход на три станции метро Киевская — Арбатско-Покровской, Кольцевой и Филёвской линий.

Курский

Курскому вокзалу соответствует станция Москва-Пассажирская-Курская (код 191602). С этой станции идут скорые и пассажирские поезда, а также пригородные электропоезда (электрички) в двух основных направлениях: Курском и Горьковском. Около трёх километров от вокзала Курское и Горьковское направления идут параллельно, потом разветвляются.

В Курском направлении электрички идут в южном направлении на Царицыно, Подольск, Львовскую, Столбовую, Чехов, Серпухов, Тулу, экспрессы — на Серпухов, Тулу, Орёл, Курск, поезда дальнего следования — на Курск, Белгород, Днепропетровск, Донецк, Керчь, Кривой Рог, Курск, Мариуполь, Николаев, Новый Уренгой, Орёл, Полтаву, Севастополь, Симферополь, Харьков. А также через Харьков — на Кисловодск и Адлер. В летнее время также назначаются дополнительные поезда на Анапу, Бердянск, Евпаторию, Ейск, Новороссийск, Феодосию.

Эти электрички и поезда дальнего следования идут с основного перрона (5 платформ, используется 9 путей).

Также с основного перрона Курского вокзала отправляются электропоезда Рижского и Смоленского направлений, следующие с Курского направления. При следовании на эти направления первые две остановки общие (Москва-Каланчёвская, Ржевская), затем они расходятся.

Курский вокзал — единственный в Москве, с которого можно уехать прямыми электропоездами до одноимённых платформ, находящихся в разных местах: Захарово (в г. Ногинск), Захарово (на Звенигородской ветке).

В Горьковском направлении электрички идут в восточном направлении на Реутово, Балашиху, Железнодорожную, Фрязево, Ногинск, Захарово, Павловский Посад, Электрогорск, Крутое, Петушки, Владимир, экспрессы на Владимир, Орехово-Зуево поезда дальнего следования на Нижний Новгород.

Электрички Горьковского направления идут не с основного перрона, а с тупиков (всего 7: c 4 по 10), огороженных турникетами (иногда приходят и на первую платформу, чаще всего при следовании в депо, обслуживаемых ТЧ Перерва). Поезда дальнего следования Горьковского направления МЖД отправляются с первой (низкой) платформы.

Большинство пригородных электропоездов Курского направления идёт через Москву-Курскую транзитом. У электричек в северном направлении следующие остановки — Каланчёвская и Ржевская, далее — разветвление на Рижское и Смоленское направление. Поезда дальнего следования из Санкт-Петербурга на Нижний Новгород, Севастополь, Ижевск, Челябинск и другие города, проходя Москву транзитом, имеют остановку на Курском вокзале.

Ленинградский

Ленинградский вокзал — один из девяти железнодорожных вокзалов Москвы и самый старый московский ж/д вокзал, пассажирский терминал железнодорожной станции Москва-Пассажирская. Ленинградский вокзал расположен на Комсомольской площади (больше известной как площадь «трёх вокзалов»).

Между Москвой и Петербургом курсируют экспрессы «Сапсан», «Красная стрела», «Аврора», «Русская тройка». Ежесуточно Ленинградский вокзал принимает и отправляет 43 пары поездов дальнего следования и 110 пар пригородных электропоездов, в том числе современный скоростной электропоезд ЭР200. Рядом с вокзалом со стороны Ярославского вокзала расположен наземный павильон станции метро «Комсомольская». Прямые электропоезда с Ленинградского вокзала связывают Москву с городами Химки, Сходня, Зеленоград, Солнечногорск, Клин, Конаково, Тверь. Для подъезда к вокзалу наиболее удобно использовать станции метро "Комсомольская" Кольцевой и Сокольнической линии.

Павелецкий

Павелецкий вокзал связывает столицу со Средним и Нижним Поволжьем, Центральным Черноземьем, а также некоторыми городами Кавказа; в этой связи он фактически является дублером Казанского, однако в перевозках дальнего следования используется не слишком интенсивно из-за инфраструктурной неразвитости отдельных участков магистрали. Также с вокзала идут пригородные электропоезда до аэропорта «Домодедово» и по Павелецкому направлению до станции Узуново.

Павелецкое направление обслуживается пассажирскими электровозами ЧС2К депо Ожерелье, прошедшими модернизацию в Ярославле.

Направление: Адлер, Астрахань, Алма-Ата, Баку, Балаково, Балашов, Волгоград, Воронеж, Донецк, Елец, Краснодар, Липецк, Лиски, Луганск, Махачкала, Назрань, Новомосковск, Новороссийск, Ростов-на-Дону, Саратов, Ставрополь, Тамбов.

Рижский

Сегодня здание вокзала это современное строение, с системой подземных пешеходных переходов, которые объединили вокзал и станцию метро. Были построены современные билетные кассы, световая информация в залах и на платформе. Это просторные, светлые залы ожидания, комфортная гостиница, открытая комната матери и ребенка, и многое другое.

Вблизи вокзала расположен наземный павильон станции метро «Рижская», платформы «Ржевская» (Алексеевской соединительной линии Курского и Смоленского направления) и «Рижская» ОЖД.

С Рижского вокзала отправляются поезда дальнего следования до Великих Лук и Риги.

Также от путей у вокзала следуют пригородные электропоезда до станций: Нахабино, Дедовск, Новоиерусалимская, Румянцево, Волоколамск и Шаховская.

Савёловский

Единственный вокзал в городе, обслуживающий только пригородные электропоезда. Код станции: 196004.

От Савёловского вокзала отправляются электропоезда до Дубны (в частности, курсирует комфортабельный экспресс, состоящий из шести общих вагонов первого и второго класса, с остановками в Дмитрове и на Большой Волге), Савёлово (Кимры) и Жёлтиково. Часть поездов идёт с Белорусского направления и обратно, с остановкой на Савёловском вокзале. Производится движение аэроэкспрессов по маршруту Савёловский вокзал — Долгопрудный — Лобня.

На Савёловском вокзале 11 путей. 8 из них (кроме 0-го, 5-го и 6-го) используются для прибытия и отправления электропоездов. Один из путей (2-й) используется для остановки электропоездов следующих на Белорусское направление, а также для остановки пригородных электропоездов, следующих в обратном направлении. Путь 10 используется для отправления аэроэкспрессов до Лобни.

Поезда, следующие с Курского на Смоленское-Белорусское направление, и обратно, останавливаются на отдельной платформе станции Москва-Бутырская. Проход от вокзала и от других платформ по пешеходному подземному переходу.

Ярославский

Ярославский вокзал — пассажирский терминал станции Москва-Пассажирская-Ярославская, крупнейший по объёму перевозок, ежесуточно обслуживающий около 300 пар поездов.

Ярославский вокзал связывает Москву с районами Севера, Урала, Сибири, Дальнего Востока (здесь начинается самая длинная в мире Транссибирская железнодорожная магистраль Москва — Владивосток длиной 9302 км), а также со столицами Китая, Монголии, КНДР; принимает часть пассажиропотока Нижегородского направления Курского вокзала по соединительной ветке Фрязево — Мытищи.

Рядом с вокзалом расположен наземный павильон станции метро «Комсомольская», Казанский и Ленинградский вокзалы, платформа Каланчёвская Курского, Рижского и Смоленского направлений МЖД.

Ярославский вокзал имеет 16 путей, 6 из которых обслуживают поезда дальнего следования, 2 — поезда «Спутник», остальные — пригородные поезда.