铁路等级既是新建或改建铁路的主要技术标准之一，又是确定被设计铁路其他主要技术标准的依据。合理地划分铁路等级是保证铁路设计技术经济合理的前提。

世界各国划分铁路等级大体上可分为两大类：一类是以运量（或通过总重）、轴重和列车最高运行速度为依据划分。如英国按通过总重和速度划分为16级（实际为14级），法国和国际铁路联盟（UIC）按日折算通过总重划分为9级，美国按年货运密度、每昼夜客车对数及年车辆发送量划分为4级，日本则按年运量、行车速度和轴重划分为4级。另一类是以运量、线路意义和客车对数等为依据划分。如俄罗斯按线路的国民经济意义、年运量、每昼夜旅客列车对数和列车最高运行速度划分为5级。年客、货运量是划分铁路等级的最主要依据，因为在保证同样使用寿命的条件下，大运量要求采用高标准的技术装备，相应的铁路等级就应该高。但是，在经济尚不发达地区，设计线路的调查运量往往偏小，修建的铁路等级低，以致能力满足不了后期经济发展的要求而过早改建或增建二线。因此，根据国家经济发展规划，确定线路在路网中的作用和线路意义，也是划分铁路等级的重要依据。此外，列车最高运行速度也是确定铁路等级的依据之一。

1985年以前，中国历次铁路等级的划分界值，多是根据国内当时经济发展形势和新建铁路调查运量的经验，通过讨论研究确定。1982年研究提出了采用“能力储备系数法”划分铁路等级的新概念和数学方法。此后都应用此种方法对铁路等级划分进行了数次修改。

能力储备系数法是根据既有铁路线年客、货运量与运营长度累计百分比相关曲线进行经济合理的铁路等级划分方法。其步骤：①绘制年客、货运量与运营长度累计百分比相关曲线，年客、货运量与相应长度的乘积即为铁路周转能力。②计算划分不同铁路等级数的界值及相应的能力储备系数。③选取经济合理的铁路等级数及界值。其基本理论：同一等级的铁路按其最高年客、货运量制订技术标准和选定技术装备。能力储备系数的合理取值是合理划分铁路等级的前提，对于同等级中较低运量的铁路来说，就存在部分能力的储备。划分的等级数目越少，能力储备系数就越大，这会造成能力过剩、投资积压、经济效益差；划分的等级数目越多，能力储备系数就越小，也意味着进行铁路改造的周期会缩短，这同样也将造成投资的浪费。

能力储备系数与铁路等级数目相关曲线图由能力储备系数与划分铁路等级数目的相关曲线（见图）可以看出，随着划分等级数目的增多，能力储备系数逐渐趋于稳定。划分等级数少于4级时，各级的能力储备系数差别较大；划分等级数多于4级时，各级的能力储备系数递减较小。因此，铁路等级宜划分为4级，其相应的能力储备系数约为25%～30%。

能力储备是为满足年客、货运量增长而预留的线路技术装备方面的储备。对于一条已建成通车的线路，储备能力还可以保证特殊的运输需求，如军运、专列运输；当列车晚点和车站堵塞时，便于即时调整运行图，恢复正常运行秩序；线路日常维修与大中修可利用储备的运行图空档进行工作等。

中国铁路等级的划分从1950～2003年做了多次修改，等级划分的依据基本上为客货运量、路网意义和线路作用、货运强度及其增长量、客车对数、旅客列车最高运行速度等，随当时的政治、经济形势而变化；等级划分界值地提高，反映了中国经济的发展状况和对铁路运输需求的提高。中国《铁路线路设计规范》（TB 10098—2017）对客货共线铁路规定为4级：Ⅰ级铁路为铁路网中起骨干作用的铁路，或近期年客货运量大于或等于2000万吨者；Ⅱ级铁路为铁路网中起联络、辅助作用的铁路，或近期年客货运量小于2000万吨且大于或等于1000万吨者；Ⅲ级铁路是为某一地区或企业服务的铁路，近期年客货运量小于1000万吨且大于或等于500万吨者；Ⅳ级铁路是为某一地区或企业服务的铁路，近期年客货运量小于500万吨者。年客货运量是重车方向的年货运量与由客车对数折算的货运量之和。1对/日旅客列车按100万吨年货运量折算。

对于客运专线铁路，根据铁路的运输性质和设计速度分为高速铁路、城际铁路和市域铁路。高速铁路设计速度为250千米/时及以上；城际铁路设计速度为200千米/时及以下；市域铁路设计速度为160千米/时及以下。