Протяжённость железных дорог более 3 тыс. км, большая часть из них электрифицирована. Плотность железнодорожной сети — 32 км на 1000 км². Грузооборот — более 100 млн т в год. Основными железнодорожными магистралями являются:
Санкт-Петербург — Москва
Санкт-Петербург — Псков
Санкт-Петербург — Хельсинки
Санкт-Петербург — Петрозаводск
Санкт-Петербург — Вологда
Санкт-Петербург — Дно
Санкт-Петербург — Сортавала
Главными железнодорожными узлами области являются:
Волховстроевский железнодорожный узел, на котором осуществляется пропуск основной части транзитных грузовых поездов, следующих в Санкт-Петербургский узел, сортировочная работа по расформированию и формированию грузовых поездов, а также пропуск пассажирских поездов с северных и северо-восточных областей страны в Санкт-Петербург и обслуживание пригородного пассажирского движения.
Киришский железнодорожный узел, на котором обеспечивается пропуск грузового транзита и формируются нефтяные поезда.
Гатчинский железнодорожный узел, на котором обеспечивается пропуск грузового транзита в порт Усть-Луга и к западным границам страны со сменой локомотивов по виду тяги.
Усть-Лужский железнодорожный узел обслуживает морской торговый порт «Усть-Луга».
Выборгский железнодорожный узел обслуживает скоростное пассажирское движение сообщением «Санкт-Петербург — Хельсинки», пригородное движение на участке «Выборг — Санкт-Петербург и Выборг — Каменногорск», обслуживает порт Выборг, и осуществляет пропуск грузопотоков на Финляндию и в порт Высоцк.
Железные дороги области входят в состав Санкт-Петербургского, Санкт-Петербург — Витебского, Петрозаводского и Волховстроевского отделений Октябрьской железной дороги.