В столице действует девять железнодорожных вокзалов:

Белорусский вокзал — с этого вокзала идут поезда дальнего следования на запад и юго-запад России, в Белоруссию, Германию, Польшу, Литву, Чехию, Словакию, Австрию и Венгрию. Казанский вокзал — с этого вокзала отправляются поезда дальнего следования на юг, восток и юго-восток России, на Урал и Алтай, Кубань и Северный Кавказ, в Татарстан, Башкортостан, Чувашию, Марий Эл, Мордовию, в Казахстан и Среднюю Азию. Курский вокзал — с этого вокзала отправляются поезда дальнего следования в центральную и южную часть России, юго-восточную часть Украины, в Крым и на Кавказ, а также транзитные поезда в Санкт-Петербург и Мурманск. Крупнейший вокзал в Москве. В настоящее время (2009 год) единственный вокзал в России, который управляется частной компанией («БФМ-Курский вокзал»)[68]. Киевский вокзал — с этого вокзала отправляются поезда дальнего следования на запад и юго-запад России, на Украину и в Молдавию, в Болгарию,Венгрию, Италию и Грецию. С вокзала также отправляют аэроэкспрессы до аэропорта Внуково. Павелецкий вокзал — с этого вокзала отправляются поезда дальнего следования в центральную и южную части России, в Казахстан и Поволжье, на Северный Кавказ и в Азербайджан. С вокзала также отправляют аэроэкспрессы до аэропорта Домодедово. Рижский вокзал — с вокзала отправляются поезда дальнего следования до Великих Лук и Риги. Савёловский вокзал — единственный в Москве вокзал, который обслуживает исключительно пригородные поезда. С вокзала ежедневно отправляются электропоезда до Лобни, Дмитрова, Дубны, Савелово, а также аэроэкспрессы до аэропорта Шереметьево. Ярославский вокзал — отправляются поезда дальнего следования на север, северо-восток и восток России, на Урал, в Сибирь и Дальний Восток, в Китай и Монголию. Крупнейший в России по объёму перевозок. Ленинградский вокзал — отправляются поезда дальнего следования на северо-запад России, в Эстонию и Финляндию. Единственный вокзал в Москве, который обслуживается не Московской железной дорогой — он принадлежит Октябрьской ж/д.

Общая протяжённость железных дорог в пределах города — 394,7 км.[69]. Пригородные поезда, связывающие вокзалы Москвы с населёнными пунктами Московской и близлежащих областей, играют существенную роль и во внутригородских перевозках.