철도의 운영방식은 크게 상하통합, 상하분리로 나뉜다.
상하통합
철도 인프라 관리와 열차 운행 관리를 한 회사에서 하는 방식이다.
과거 대한민국 철도청의 운영방식이 이러한 형태였으며, 2004년 상하분리가 없었다면 재래선은 철도청에서 운영하고 고속선은 한국고속철도건설공단에서 운영하는 형태로 자리잡았을 지도 모른다. 지하철의 경우 광역철도 구간을 제외한 서울 지하철과 지방 도시철도 노선이 이러한 방식으로 운영되고 있다. 외국의 대표적인 예를 뽑자면 JR을 비롯한 일본 철도 운영기관들.
이 방식의 장점은 건설 주체와 운영 주체가 같아서 부서 소통만으로 건설과정에서 운행 편의성을 어느 정도 확보할 수 있으며, 뭔가 문제가 생기면 책임 소재가 분명하다. 단점으로는 규모가 너무 커지게 되면 조직이 비대해져 비효율이 발생하며, 직통운행시 협의가 까다로워진다.옆 동네는 잘만 하긴 하던데
상하분리
철도 인프라 관리와 열차 운행 관리를 각각 별도의 기관에서 맡는다.
미국의 암트랙이 원조로, 파산한 철도회사를 정리하는 과정에서 선로 관리와 여객 부문이 분리된 것이 시초이다. 현재 대한민국 여객철도가 한국철도공사, 한국철도시설공단으로 상하분리되어 운영되며, 유럽 철도에서 가장 활발히 진행되고 있다. 대부분 유럽 연합 가입국에서 EU Directive로 결정된 철도의 오픈 액세스를 수행하기 위해 눈 가리고 아웅 식으로 국유철도를 단순 상하분리하여 계열사로 묶어놓은 형태가 많지만, 이 방식으로 일부 저수익 노선에 민간 자본과 지방 정부 보조금을 끼워 국철 경영 합리화를 도모하는 예시도 나오고 있다. 일본에서도 볼 수 있는 데, 주로 JR 화물과 제3섹터선이 이런 식으로 운영된다.
운영 기관을 분리함으로써 심화된 전문성을 기대할 수 있으며, 조직의 단순화로 효율성도 증가한다. 철도 운영기관이 적자를 보고 있을 경우 시설 관리 비용을 국가가 끌어안으면서 적자 해소도 노려볼 수 있다. 인프라 하나에 여러 운행사를 얹으므로써 경쟁시장을 만드는 데도 유리하다.
단점으로 건설기관이 작정하고 예산절감을 목적으로 하는 경우 대피선이 삭제되거나 시설이 부실해지는 등 열차 운영의 편의성, 안전이 확보되자 않으며, 문제 발생시 책임 소지가 불분명한 경우가 많다.