Latvijas teritorijā pirmos uzbūvēja Pēterburgas–Varšavas platsliežu (1524 mm sliežu platums) dzelzceļa līnijas iecirkņus Rītupe–Daugavpils (1860) un Daugavpils–Zemgale (1862), kas kopā Latvijā veidoja 206 km.

Latvijas robežās pirmā līnija bija Rīga–Daugavpils (1861. gads, 218 km), vēlāk: iecirkņi Daugavpils–Indra (1866. gads, 76 km); Torņkalns–Jelgava (1868. gads, 41 km); Liepāja–Vaiņode (1871. gads, 67 km); Rīga–Mīlgrāvis (1872. gads, 10 km); Rīga–Bolderāja (1873. gads, 19 km); Jelgava–Reņģe (1873. gads, 75 km); Zasulauks–Tukums (1877. gads, 58 km); Rīga–Valka (1889. gads, 169 km); šaursliežu (750 mm sliežu platums) iecirknis Valka–Ipiķi (1897. gads, 66 km) līnijā Valka–Pērnava; Liepāja–Aizpute (1900. gads, 48 km) ar sliežu platumu 1000 mm (tādu pašu kā Liepājas tramvajam), ko vēlāk pārbūvēja 750 mm platumā (ekspluatācijā līdz 1964. gads). 1901.–1904. gadā atklāja platsliežu līnijas Maskava–Ventspils iecirkņus: Zilupe–Krustpils; Jelgava–Tukums–Ventspils; Jelgava–Krustpils (kopā 456 km Latvijas teritorijā). 1903. gadā atklāja šaursliežu (750 mm sliežu platums) iecirkņus: Valka–Žuldiņi (14 km); Ape–Pļaviņas (162 km); posms Pļaviņas–Gulbene 1916. gadā pārbūvēts 1524 mm sliežu platumā. Mūsdienās ekspluatācijā ir iecirkņi: Gulbene–Alūksne (750 mm platums); Pļaviņas–Gulbene (1520 mm platums).

1903.–1914. gadā ievērojami pārbūvēja Rīgas dzelzceļa mezglu. Tajā tika izveidotas jaunas stacijas (Rīga–Preču; Rīga–Krasta) un līnijas (Zemitāni–Šķirotava; Brasa–Čiekurkalns). 1912. gadā uzbūvēja šaursliežu (750 mm sliežu platums) līniju Ainaži–Smiltene (114 km), kas daļēji ekspluatācijā bija līdz 1979. gadam. Lielāko daļu no šīm līnijām būvēja un sākuma periodā ekspluatēja privātas sabiedrības, taču 19. gs. beigās un 20. gs. sākumā šīs līnijas pakāpeniski nonāca valsts pārvaldībā.

Pirmā pasaules kara laikā Kurzemē un Zemgalē tika izveidots plašs 600 mm šaursliežu dzelzceļu tīkls, kuru kā pagaidu dzelzceļu būvēja vācu karaspēks un kas pēc kara izmantots tautsaimniecības vajadzībām. Nozīmīgākais bija 1916.–1917. gadā būvētais Ventspils šaursliežu tīkls (Ventspils–Stende; Cīruļi–Roja; Valdgale–Engure; kopā 210 km), kas daļēji palika ekspluatācijā līdz 1968. gadam, un Viesītes šaursliežu tīkls (Jēkabpils–Nereta; Siliņi–Aknīste; Viesīte–Daudzeva; kopā 114 km), kas daļēji palika ekspluatācijā līdz 1972. gadam.

20. gs. sākumā Latvijā tika izveidoti un līdz 20. gs. 30. gadiem saglabāti pieci dažādi sliežu ceļu platumi – platsliežu 1524 mm (mūsdienās – 1520 mm), normālplatuma 1435 mm un šaursliežu ceļi 1000 mm, 750 mm un 600 mm platumā.

No 05.08.1919., kas tiek uzskatīts par neatkarīga Latvijas dzelzceļa dibināšanas datumu, dzelzceļa līniju, izņemot Liepāja–Aizpute, ekspluatāciju veica Latvijas Dzelzceļu virsvalde. Tika atklāta līnija Glūda–Liepāja (1929. gads, 164 km) – līdz tam dzelzceļa satiksme ar Liepāju bija iespējama tikai caur Lietuvu pa 1435 mm platuma dzelzceļu; 750 mm šaursliežu līnija Liepāja–Kuldīga (98 km, iecirknis Liepāja–Alsunga 1944. gadā pārbūvēts 1524 mm platumā; iecirknis Alsunga–Kuldīga, ekspluatācijā līdz 1974. gadam); platsliežu līnijas Madona–Lubāna (1935. gads, 35 km, ekspluatācijā līdz 1990. gadam) un Rīga–Rūjiena (1937. gads, 140 km).

Līdz ar Latvijas pievienošanu  Padomju Sociālistisko Republiku Savienībai (PSRS) tās dzelzceļi tika iekļauti vienotā PSRS dzelzceļu tīklā un 1940. gadā tika nodoti PSRS Satiksmes ceļu tautas komisariāta pārziņā. 1941.–1944. gadā dzelzceļu ekspluatāciju veica vācu armija un civilās struktūras, tika uzbūvēts iecirknis Alsunga–Ventspils (1944. gads, 54 km). 1944. gadā Latvijas PSR Dzelzceļa administrācija atsāka darbu. 1953. gadā Latvijas PSR dzelzceļi tika iekļauti “Baltijas dzelzceļa” sastāvā, taču jau 1956. gadā “Baltijas dzelzceļa” sadalīšanas rezultātā atkal tika veidots “Latvijas dzelzceļš”, bet 1963. gadā “Latvijas dzelzceļš” atkal tika iekļauts “Baltijas dzelzceļa” sastāvā. Šajā periodā noritēja dzelzceļa elektrifikācija: iecirkņi Rīga–Dubulti (1950. gads, vēlāk līdz Tukumam); Rīga–Saulkrasti (1958. gads, vēlāk līdz Skultei); Rīga–Ogre (1959. gads, vēlāk līdz Aizkrauklei); Torņakalns–Jelgava (1972).

02.09.1991. ar satiksmes ministra Jāņa Janovska pavēli nodibināts valsts uzņēmums “Latvijas dzelzceļš” (LDz), kurā ietilpa PSRS “Baltijas dzelzceļa” Rīgas, Jelgavas un Daugavpils dzelzceļa nodaļas u. c. Latvijas teritorijā izveidotās struktūras; 04.09.1991. izveidota dzelzceļa pārņemšanas komisija. 01.01.1992. PSRS satiksmes ceļu ministrs izdeva rīkojumu par “Baltijas dzelzceļa” likvidāciju.

Latvijas Republikas Dzelzceļa likumā noteikts, ka dzelzceļš ir transporta sistēma, kura kā organizatoriski tehnisks komplekss ietver dzelzceļa infrastruktūru, ritošo sastāvu un tā funkcionēšanai nepieciešamās ēkas un būves, pārvadātājus, dzelzceļa infrastruktūras pārvaldītāju, personas, kuras pārvadātāja vai dzelzceļa infrastruktūras pārvaldītāja uzdevumā nodrošina attiecīgos tehnoloģiskos procesus (dzelzceļa infrastruktūras tehniskā aprīkojuma būvniecību, remontu un tehnisko apkopi, dzelzceļa ritošā sastāva būvniecību, remontu un tehnisko apkopi un manevru darbus).

Dzelzceļa darbību Latvijā nosaka Dzelzceļa likums, Dzelzceļa pārvadājumu likums un uz šo likumu pamata izdotie tiesību akti, kā arī tieši piemērojamās Eiropas Savienības (ES) regulas. Tiesisko regulējumu ietekmē arī dalība starptautiskajās organizācijās, no kurām nozīmīgākās ir Starptautisko dzelzceļu pārvadājumu starpvaldību organizācija (Intergovernmental Organisation for International Carriage by Rail) attiecībā uz pārvadājumu tiesisko regulējumu galvenokārt Rietumeiropā, ko nosaka Konvencija par starptautiskajiem dzelzceļa pārvadājumiem (The Convention concerning International Carriage by Rail), un Dzelzceļu sadarbības organizācija (Организация сотрудничества железных дорог) attiecībā uz pārvadājumu tiesisko regulējumu Austrumiropā un Āzijā, ko regulē Nolīgums par starptautisko kravas satiksmi (Соглашение о международном железнодорожном грузовом сообщении) un Nolīgums par starptautisko pasažieru satiksmi (Соглашение о международном пассажирском сообщении). Ar kaimiņvalstīm ir noslēgti divpusēji (Krievija, Baltkrievija) vai daudzpusēji (Igaunija un Lietuva) nolīgumi.

Valsts politiku un pārvaldi dzelzceļa transporta jomā īsteno Satiksmes ministrija. Daļu valsts pārvaldes funkciju veic Valsts dzelzceļa administrācija (VDA), kas ir dzelzceļa jomas regulatīvā un licencēšanas iestāde ES tiesību aktu izpratnē. Dzelzceļa tehniskās ekspluatācijas kontroli un uzraudzību veic Valsts dzelzceļa tehniskā inspekcija (VDzTI), kas ir dzelzceļa jomas nacionālā drošības iestāde ES tiesību aktu izpratnē. Atbilstoši ES prasībām smagas dzelzceļa avārijas gadījumā izmeklēšanas darbības organizē, veic un kontrolē Transporta un nelaimes gadījumu un incidentu izmeklēšanas birojs. Par Dzelzceļa pasažieru tiesību regulas izpildi iekšzemes dzelzceļa pasažieru pārvadājumos atbild Autotransporta direkcija, starptautisko dzelzceļa pasažieru pārvadājumos – VDA, bet jautājumus par pieejamību un pasažieru personisko drošību risina VDzTI.

Publiskās lietošanas dzelzceļa infrastruktūra ir atklāta kravu un pasažieru pārvadājumiem vai tehnoloģisko procesu nodrošināšanai, ievērojot vienlīdzības principu, un tā ir reģistrēta dzelzceļa infrastruktūras reģistrā kā publiskās lietošanas dzelzceļa infrastruktūra. Valsts publiskās lietošanas dzelzceļa infrastruktūra tiek veidota atbilstoši tautsaimniecības vajadzībām un tās attīstībai, stabilas satiksmes interesēm, kā arī vides aizsardzības prasībām; tās pārvaldītājs ir LDz.

Lai Latvijas teritorija sniegtu dzelzceļa pārvadājumu pakalpojumus, komercsabiedrībai nepieciešama ES derīga pārvadātāja licence. Pārvadātāji savā darbībā ir administratīvi un ekonomiski neatkarīgi, arī nosakot savus piedāvātos dzelzceļa pārvadājumu pakalpojumus un pārvadājuma maksu. Lai iegūtu tiesības piekļūt publiskās lietošanas dzelzceļa infrastruktūrai un garantētu drošu pakalpojumu sniegšanu attiecīgajos infrastruktūras posmos, pārvadātājam pirms pārvadājumu uzsākšanas jāsaņem drošības sertifikāts.

2018. gadā Latvijā darbojās šādi kravu pārvadātāji – SIA “LDZ Cargo” (LDz meitasuzņēmums), a/s “Baltijas Tranzīta serviss”, a/s “Baltijas ekspresis” un pasažieru pārvadātāji – a/s “Pasažieru vilciens” (valstij piederošs, iekšzemes pārvadājumi), SIA “LDZ Cargo” (starptautiskie pārvadājumi) un SIA “Gulbenes–Alūksnes bānītis” (pārvadājumi šaursliežu līnijā).

Baltijas valstis kopīgi realizē “Rail Baltica” projektu, kas ar 1435 mm sliežu platuma dzelzceļu savienotu Baltijas valstu nozīmīgākās pilsētas, t. sk. Rīgu, ar Centrālās un Rietumeiropas dzelzceļa sistēmu. Šis dzelzceļš nodrošinās pasažieru pārvadājumus ar ātrumu līdz 249 km/h un kravas pārvadājumus starp Baltijas valstu lielākajām pilsētām u. c. Eiropas valstīm. Projekta realizācija ļautu būtiski atslogot autoceļus un nodrošinātu jaunas mobilitātes iespējas Latvijas iedzīvotājiem un uzņēmējiem.

Latvijas publiskās lietošanas dzelzceļa infrastruktūras garums 2015. gadā bija 1860 km, no tiem 1827 km ar 1520 mm sliežu platumu un 33 km – ar 750 mm platumu. Divsliežu iecirkņu garums bija 367 km, visu līniju izvērstais garums – 3153 km. Elektrificēto līniju kopgarums bija 251 km, kontakttīklu izvērstais garums – 637 km. Kopējais staciju skaits (bez pieturas punktiem) – 152, no tām 1 pasažieru, 2 šķirošanas, 4 iecirkņa, 34 kravas stacijas un 111 starpstacijas. Operācijas ar kravām notiek 77 stacijās. Latvijā ir 6 lielie dzelzceļa mezgli.

2015. gadā publiskās lietošanas dzelzceļa infrastruktūrā veikti 18,577 miljoni vilcienkilometru (vilc.-km), no tiem 6,125 miljoni vilc.-km (33 %) pasažieru pārvadājumos (3,591 miljoni vilc.-km (19 %) – ar elektrisko vilci) un 11,528 miljoni vilc.-km (62 %) – kravu pārvadājumos; 924 000 vilc.-km (5 %) veikti dzelzceļa nozares tehnoloģiskajām vajadzībām.

Pasažieru satiksme iekšzemē ir organizēta uz pasūtījuma līguma pamata vienotā maršrutu tīkla ietvaros. Starptautiskie pasažieru pārvadājumi, kas tiek veikti kā komercpārvadājumi, mūsdienās tiek veikti vienīgi ar Krieviju (Maskava, Sanktpēterburga) un Baltkrieviju (Minska). Daži iekšzemes vilcieni kursē līdz Valgas stacijai Igaunijā.

Pasažieru apgrozība visos satiksmes veidos 2015. gadā veidoja 591 miljonu pasažierkilometru (pas.-km), no tiem 545 miljonus pas.-km jeb 92 % iekšzemes satiksmē. Pārvadāts 17 070 pasažieru, no tiem iekšzemes satiksmē – 16 885 pasažieri jeb 99 %. Tas veido 6,7 % no valstī kopumā visos transporta veidos pārvadātajiem pasažieriem un 8,3 % no pasažieru apgrozījuma.

Kravu pārvadājumi galvenokārt attīstīti Austrumu–Rietumu virzienā (pārsvarā uz Latvijas ostām), mazāk – Ziemeļu–Dienvidu virzienā un Latvijas iekšzemē. 2015. gadā kravu apgrozība veidoja 18 906 miljonus neto tonnkilometru (t-km) jeb 35 004 miljonus bruto t-km; pārvadāto kravu apjoms – 55 645 tk tonnu. No šī apjoma iekšzemes pārvadājumos pārvadāts 1672 tk tonnu jeb 3 % kravu. Eksporta pārvadājumos pārvadāts 2849 tk tonnu (5 %) kravu, t. sk. caur ostām 1334 tk tonnu (2,4 %); importa pārvadājumos – 48 276 tk tonnu (87 %), t. sk. caur ostām – 44 105 tk tonnu (79,5 %); sauszemes tranzīts – 2848 tk tonnu (5 %). 21. gs. sākumā lielākā kravas apgrozība un pārvadātās kravas apjoms sasniegts 2012. gadā – 21 867 miljoni neto t-km un 60 601 tk tonnu. Pa dzelzceļu pārvadāto kravu apjoms veido 45,4 % no valstī kopumā visos transporta veidos pārvadātajām kravām un 53,3 % no kravu apgrozījuma. No pārvadātajām kravām 39 % ir nafta un naftas produkti, 34 % – akmeņogles, 7 % – minerālmēslojumi, 3 % – graudi un miltu produkti, 3 % – kokmateriāli, 2 % – melnie metāli, 12 % – pārējās kravas.

Tiek attīstīti konteinerpārvadājumi pa dzelzceļu; izveidoti vairāki konteinervilcienu maršruti – “Baltika–Tranzīts” (savieno Latviju ar Kazahstānu u. c. Vidusāzijas valstīm), “ZUBR” (maršruts Rīga–Minska–Odesa), “Rīgas Ekspresis” (Rīga–Maskava). Šo konteinervilcienu operators ir “LDZ Cargo”, bet kopš 2016. gada – “LDz Loģistika”. Uz šo maršrutu bāzes un pēc to pieredzes tiek attīstīti jauni konteinervilcienu maršrutu savienojumi ar citām Eirāzijas reģiona valstīm.

Dzelzceļa tīkla infrastruktūra kopā ar citiem tranzīta pārvadājumiem ļauj palielināt pārvadājamo kravu apjomu, sekmējot nodarbinātību un  iekšzemes kopprodukta pieaugumu. “Rail Baltica” projekta realizācija veidos stabilāku saikni ar Eiropas centrālo daļu, sekmējot abpusēji izdevīgu ekonomisko sadarbību. Pasažieru pārvadājumos pieaugs Baltijas reģiona iedzīvotāju mobilitāte, kas būs stimuls jaunām ekonomiskām aktivitātēm, kā arī tiks veicināta nodarbinātība, kas tiks sekmēta arī pašā būvniecības procesā.

Kaut arī dzelzceļš ir viens no videi draudzīgākajiem transporta veidiem, galvenais vidi ietekmējošais faktors ir troksnis un vibrācijas, ko rada kustībā esoši vilcieni. Saskaņā ar likumu “Par piesārņojumu” tiek izstrādātas trokšņa stratēģiskās kartes un rīcības plāni trokšņa samazināšanai tām dzelzceļa līnijām, uz kurām satiksmes intensitāte ir vairāk nekā 30 000 vilcienu sastāvu gadā. Atbilstoši Dzelzceļa likumam VDA izstrādā dzelzceļa vides aizsardzības politiku, ko apstiprina satiksmes ministrs, izstrādā un apstiprina rīcības programmu un uztur vides aizsardzības paškontroles sistēmu.

Latvijā darbojas Latvijas Dzelzceļnieku biedrība un Latvijas Dzelzceļnieku un satiksmes darbinieku arodbiedrība.

LDZ kopš 1992. gada izdod iknedēļas izdevumu “Latvijas Dzelzceļnieks”. Latvijas Dzelzceļnieku biedrība 1919.–1940. gadā izdeva laikrakstu “Dzelzceļnieks” (versija krievu valodā “Semafor”, “Семафор”), kas neregulāri turpināja iznākt pēc 1991. gada (pēdējie numuri – tikai elektroniski biedrības mājaslapā). Kopš 2013. gada neperiodiski tiek izdotas “Latvijas Dzelzceļnieku Biedrības Vēstis”.