Основу транспортной сети области составляют железные дороги.
Первая железная дорога на территории области была построена в 1863 году — от Царицына до Калача-на-Дону (станция Донская). С помощью этой дороги была установлена связь Волги с Доном. Впоследствии эта линия получила также значение транзитной магистрали, в результате проложенной в 1900 году железной дороги от ст. Кривомузгинская до ст. Лихая, от которой еще ранее была построена железнодорожная линия Лихая—Харьков. Так возникла магистраль Царицын—Харьков, обеспечившая транспортную связь Поволжья с Украиной. При постройке Волго-Донского канала пришлось часть железнодорожной линии Сталинград — Лихая перенести на другое место. На новом участке этого пути построена и действует теперь железнодорожная станция Мариновка. В 1871 году акционерное общество Юго-Восточной железной дороги построило железную дорогу Царицын— Поворино—Грязи—Орел, сыгравшую огромную роль в развитии транспортных связей Поволжья с центральными районами страны. В 1896 году через северные районы области была проложена железная дорога Тамбов—Камышин. Акционерное общество Владикавказской железной дороги в 1901 году ввело в строй железную дорогу Царицын—Тихорецкая, обеспечив транспортную связь Поволжья с Кавказом.
В дореволюционное время Царицын был довольно крупным железнодорожным узлом страны, в котором сходились три магистрали. Несмотря на это, железнодорожный транспорт в области развивался медленно. Железнодорожное хозяйство находилось в плохом техническом состоянии. После же окончания гражданской войны и оно оказалось совершенно разрушенным. Вполне понятно, что слаборазвитый железнодорожный транспорт не мог обеспечить основных требований развивающегося народного хозяйства. Поэтому в последующие годы Советской власти трудящиеся Сталинградской области проделали огромную работу по восстановлению и техническому оснащению железных дорог и сооружению новых железнодорожных линий.
В годы Великой Отечественной войны на территории области была построена железная дорога Качалино— Петров Вал—Карамыш протяженностью в 267 километров. Эта дорога связала Среднее и Нижнее Поволжье, соединила город Сталинград с Саратовом, Сызранью, Ульяновском, Казанью и сыграла большую роль в дни исторической битвы под Сталинградом по обеспечению нужд фронта.
Другая линия, Сталинград — Владимировка (Астраханская область), была построена по левому берегу Волги с паромной переправой в северной части Сталинграда. Во время Великой Отечественной войны она давала возможность подвозить войскам Советской Армии подкрепления, боевую технику и продовольствие. Посредством этой дороги осуществлялась транспортная связь с заволжскими районами и Средней Азией.
После окончания Великой Отечественной войны на участках, находившихся в зоне военных действий, была произведена реконструкция существующих железнодорожных линий, начато строительство новых стальных путей.
Быстро развивается железнодорожное строительство за последние десятилетия в связи с огромными преобразованиями в экономике нашей области. В 1950—1955 гг. были проложены вторые железнодорожные пути на линии Волгоград — Лихая и Волгоград — Иловля общей протяженностью в 318 км. В 1957 году построена новая железная дорога, Волгодонская — су. М. Горького. В 1964 году по плотине Волжской ГЭС им. XXII съезда КПСС, проложена двухпутная железнодорожная линия Разгуляевка — Волжский — Химическая. Она обеспечила прямую железнодорожную связь правобережья Волги с левобережьем и выход на железнодорожную магистраль Саратов — Астрахань. Значение этой дороги для Заволжья исключительно велико. Она улучшила связь Волгограда с городами Волжским и Астраханью, способствовала дальнейшему развитию и размещению производительных сил в районах Заволжья.
Всего за годы Советской власти в области было построено более 600 километров новых железнодорожных магистралей. В результате общая эксплуатационная длина железных дорог в пределах Волгоградской области достигла 1600 километров.
Значительно возросла роль железнодорожного транспорта в обслуживании народного хозяйства и населения области. Грузооборот железных дорог по сравнению с 1940 годом увеличился в 4,3 раза, а в сравнении с 1913 годом — почти в 11 раз. В 1967 году по железным дорогам области перевезено более 50 миллионов тонн транзитных и местных грузов и 36 миллионов пассажиров.
В общем грузообороте железнодорожного транспорта резко возросли местные перевозки грузов. По железным дорогам ежедневно из Волгоградской области вывозятся сырая нефть и нефтепродукты, металл, а также тракторы, экскаваторы, строительные материалы, продукция сельского хозяйства. В область поступают уголь, машины, оборудование, разнообразные товары широкого потребления и другие грузы, необходимые для народного хозяйства. Отправляется грузов по железным дорогам больше, чем прибывает, хотя еще недавно это соотношение было обратным.
В 1967 году по сравнению с 1913 годом количество грузов, отправленных по железным дорогам, увеличилось более чем в 9 раз, а прибывших в 15 раз.
Рост железнодорожных перевозок и структура их отражают сдвиги, происходящие в экономике области. Основные железнодорожные грузопотоки находятся в тесной зависимости от размещения промышленности и сельскохозяйственного производства области.
Крупнейшим железнодорожным узлом области является Волгоград. От него расходятся пять железнодорожных магистралей, связывающих область с центральными и восточными областями Советского Союза, Донбассом, Северным Кавказом, что и определило сравнительно высокую грузонапряженность этих дорог.
На Волгоградский транспортный узел приходится большая часть грузооборота области. Здесь имеется полтора десятка железнодорожных станций. В их числе самые крупные: Татьянка, Сарепта, Тракторная, Бекетовcкая, Максима Горького, Бетонная. Некоторые из них (Волгоградский порт, Сарепта, Татьянка, Волжский) являются перевалочными пунктами для грузов, поступающих с судов речного флота на железнодорожный транспорт, а также и в обратном направлении — с вагонов на суда речного флота.
За последние годы проведена большая техническая реконструкция Волгоградского железнодорожного узла. За городской чертой образовано обводное полукольцо железнодорожных путей, по которому осуществляется транзитное грузовое движение. Станция Максима Горького преобразована в единую грузовую сортировочную станцию узла. Отдельные грузовые операции производятся и на станции Волгоград-II. Станция же Волгоград-1 в основном обслуживает пассажирское движение поездов.
Все станции узла расширены и получили современное путевое хозяйство. Подвижной состав пополнился мощными современными тепловозами, вагонами большой грузоподъемности, саморазгрузчиками, что повысило пропускную способность дорог.
Произведена коренная реконструкция подъездных железнодорожных путей и транспортных цехов волгоградских предприятий. Удлинены железнодорожные пути по направлениям Волгоград—Филонове, Сарепта— Котельниково. Построены новые линии: ст. М. Горького—ст. Канальная, Разгуляевка—Волжская, ГЭС-Химкомбинат, второй путь Гумрак—Разгуляевка. Электрифицировано пригородное движение Волгограда. Общая протяженность электрифицированной железной дороги в настоящее время составляет более ста километров.
Крупными грузообразующими центрами Волгоградской области являются также Камышин, Калач-на-Дону, Арчеда, Себряково, Филонове, Котельниково, имеющие широко развитую сеть пристанционных путей, обслуживающих прием и отправку грузов большой и малой скоростью.
Железнодорожная станция Камышин с грузовой сортировочной станцией Петров Вал является крупным торговоперевалочным пунктом. По железной дороге Камышин—Балашов—Мичуринск и Приволжской железной дороге Волгоград—Саратов—Казань отправляются из Камышина текстильные товары, машины, зерно, строительные материалы, стеклотара и другие грузы, а прибывают хлопок, черные металлы, лес, нефтепродукты и т. п. На Дону основным пунктом по приему с воды и отправке грузов по железной дороге служит г. Калач-на-Дону (станция Донская).
Станции Арчеда (г. Фролове), Себряково (г. Михайловка), Филонове (г. Новоаннинский) расположены на транзитной магистрали Волгоград — Москва. Основными грузами ее являются нефть из Фроловского и Медведиц-кого районов, цемент из Михайловки, строительный камень из карьеров Арчеды.
Крупным железнодорожным узлом Северо-Кавказской железной дороги является станция Котельниково, обслуживающая перевозку разнообразных грузов между Волгоградом и южными районами страны.
В транспортных связях области все большее значение приобретают небольшие в прошлом железнодорожные станции: Жутово, Медведицкий, Абганерово, Суровики-но, Петров Вал, Иловля.
За годы Советской власти создана материально-техническая база транспортных узлов, отдельных железнодорожных станций. Значительно усилилась механизация всех процессов погрузочно-разгрузочных работ.
Железнодорожный транспорт переведен на тепловозную и электровозную тягу. Впервые тепловозы, к тому же отечественные, были пущены на рельсовых дорогах в 1960 году, а в 1963 году ими уже выполнено 97,3% всего грузооборота области. На транспорте применяется автоматика: автоблокировка, автосцепка, диспетчерское управление и телевидение. Все это резко изменило работу железных дорог, условия труда железнодорожников, снизило себестоимость перевозок по железной дороге, увеличило более чем наполовину среднесуточный пробег тепловозов на сотни километров.
За достигнутые успехи в выполнении семилетнего плана перевозок по железным дорогам Президиум Верховного Совета СССР Указом от 4 августа 1966 года наградил орденами и медалями СССР 177 инженерно-технических работников и служащих.
В текущем пятилетии в плане развития народного хозяйства на 1966—1970 гг. железнодорожный транспорт получил дальнейшее развитие. Грузооборот железнодорожного транспорта в тонно-километрах в 1970 году по Волгоградскому отделению Приволжской железной дороги возрастает по сравнению с 1965 годом в 1,2 раза, а по сравнению с 1913 годом — в 35 раз. Себестоимость перевозок грузов за пятилетие снизится на 11%.
В 1970 году все движение полностью переводится на обслуживание тепловозами и электровозами. Протяженность электрифицированных железных дорог по сравнению с 1965 годом увеличится в два с лишним раза. Намечено расширить путевое хозяйство, удлинить пути у станций: Петров Вал, Арчеда, Филонбво, Ельшанка, ввести диспетчерскую централизацию на отдельных грузонапряженных участках дороги. На линии Сарепта—Котельниково уже действует диспетчерская централизованная служба. В 1966 году введена такая служба на дороге Волгоград—Петров Вал—Саратов, где движение поездов управляется автоматически.