调度不当是早期造成铁路事故最常见的因素，容易导致后车过早闯入前车行驶区间，大多数列车的追尾和相撞都与此有关。2011年发生的7·23甬温线特别重大铁路交通事故的直接原因就是调度混乱。随着电子信息通讯技术的高速发展，铁路调度系统已今非昔比，新建高速（含快速）铁路线上的动车组列车因调度失误造成重大铁路事故的可能性大大降低。
火车速度快质量大，过弯需强大向心力。如果超速行驶，列车重力水平方向上的分力将无法给列车提供足够向心力，列车就会挤压外轨引发脱轨事故。2005年发生的4·25日本兵库县JR福知山线城铁脱轨事故和2013年发生的7·24西班牙列车脱轨事故都因列车在弯道上超速行驶导致。现今我国铁道部要求运营列车降速行驶，运行车速明显低于铁路的速度设计标准，严防超速事故。
传统铁路，其沿线大多经过人迹稀罕、地势险要的山川河流，是地质灾害出现的温床。一旦因自然灾害造成桥梁垮塌、隧道坍塌就极易导致列车脱轨、掩埋或坠崖。1981年成昆铁路列车坠桥事故就是由大渡河支流利子依达沟爆发泥石流冲垮铁路桥造成的。随着桥隧工程技术以及卫星监测技术的成熟，这类事故被有效遏制。
火车质量大，即使是几十公里的车速也具有很大惯性，刹车距离很长。如果铁路系统设备出现故障失灵，极易引起调度混乱，最终导致司机无法确认前方路况而引发追尾或相撞事故。2006年发生的京九铁路4·11旅客列车追尾事故，就是因信号灯故障引起司机误判酿成的悲剧。温州动车事故起因也是信号灯设备出现故障。高铁系统对设备依赖程度更高，所以，减少设备故障率并增加多重更可靠的应急设备是高铁建设中的重要环节之一。
高速列车如同民航飞机，一旦有零件出现故障，比如松懈、变形或脱落等，都可能导致列车颠覆。1998年的德国艾须德高铁车祸，就是因车轮外层壳变形脱落至铁轨上，并卡住了铁路岔道导致列车脱轨。高速列车及其高速轨道是集大量复杂精密零件为一体的设备，运作环境极端，增加了机车车辆检修和铁路轨道养护的难度。
铁路养护人员违规施工是导致列车撞轧行人的常见起因，如2008年的胶济线1.23重大路外交通事故。现阶段铁路沿线的防护措施都比较完善，加之大面积采用高架桥，一定程度上防止外面行人闯入轨道。
违规操作是现阶段导致铁路事故发生的最根本原因。包括上述几个例子，基本都与违规操作紧密相关。今天的科学技术很发达，铁路一系列的安全保护系统常是多层的，如果严格按照规章流程操作，即使某一环失误也能及时发现并纠正。2008年发生的4·28胶济铁路特别重大交通事故的起因就是盲目修改运器数据、用文件代替限速调度指令、漏发临时限速指令等一系列违规操作，最终导致列车超速过弯颠覆相撞。违规操作是各国铁路安全要面对的棘手问题之一，它具有鲜明的突发性、偶然性和隐蔽性。德国艾须德高铁事故根本原因就是工程师仅仅用肉眼而没用金属探测仪确定车轮的金属疲劳，否定了之前大量乘客和机务人员早就察觉到的隐患，酿出恶果。违规操作的行为繁杂多样，包括误操、睡觉、误判、遗漏、篡改、指令信息延迟以及各种擅自主张的行为等。
火车一旦发生事故后，会因周边或列车自身环境而极易激发二次事故，造成更大的伤亡，比如火灾、电击、桥隧坍塌、滑坡、坠车以及其他列车陆续相撞等。2004年朝鲜龙川火车站爆炸事件就是典型例子。为了防止二次事故发生，科学家们不断改进火车的车身结构和内部材料，并尽可能减少铁路沿线环境的险恶程度，增配灭火器、天窗等救生辅助设施以备不时之需。
乘客携带易燃易爆、剧毒腐蚀等危险品上车亦是引发铁路事故的一大因素，常见于恐怖袭击。目前我国各车站的进站安检工作和设备都比较完善，加之火车票实名制等措施，有效防止了这类事故的发生。
天气是影响交通安全最普遍的因素，即使是大而笨重的火车也不例外。我国曾经发生过不少雷击导致电力动车组列车中途停运的事故案例，包括温州动车事故在内。2008年中国雪灾导致京广铁路上的电力设备损坏严重，致使电力机车无法运行，引起春运期间空前的旅客滞留。另外，恶劣天气也容易引发地质灾害进而导致桥隧坍塌以及铁路损毁。8·19四川广汉列车坠河事故就是典型例子，所幸处置及时，应急有力而避免伤亡。随着我国卫星监测和通讯技术的高速发展，在恶劣天气面前，铁路运营安全得到较可靠的保障。
