Główne linie kolejowe na obszarze obecnego województwa śląskiego zostały zbudowane w połowie XIX wieku. Dnia 29 maja 1843 roku na stację kolejową w Gliwicach wjechał pierwszy pociąg, inaugurując połączenie tego miasta z Wrocławiem. Linia ta w 1845 roku została przedłużona do Świętochłowic, w następnym roku (1846) do Mysłowic przez Katowice, a dwa lata później (1848) do Krakowa. W tym samym czasie, w latach 1844-1848, wybudowano Warszawsko-Wiedeńską Drogę Żelazną przez Częstochowę – Zawiercie – Łazy, która w 1859 roku uzyskała połączenie z Katowicami, poprzez oddanie do eksploatacji odcinka Ząbkowice – Dąbrowa – Sosnowiec – Szopienice. Była to pierwsza kolej żelazna z parowymi lokomotywami, która dochodziła do Zagłębia Górnośląskiego. W 1851 roku powstała pierwsza linia wąskotorowa łącząca Tarnowskie Góry, Bytom i Rudę Śląską, a w 1885 roku otwarto linię szerokotorową Iwanogrodzko-Dąbrowską.

TAB. Rozwój najstarszych połączeń kolejowych Katowic
Rok budowy Trasa Długość [km]
1846 Świętochłowice - Katowice - Mysłowice 18
1852 Katowice - Murcki 12
1858 Katowice - Ligota - Mikołów 19
1859 Szopienice - Ząbkowice Będzińskie 19
1868 Tarnowskie Góry - Szopienice - Czechowice 80
1904 Katowice - Ligota - Gliwice 21
1912 Katowice - Tychy 11

Potrzeby wynikające z konieczności zaopatrzenia i zbytu przemysłu górnośląskiego oraz organizacji dojazdów do pracy spowodowały bardzo szybkie zagęszczenie linii kolejowych. W okresie międzywojennym zbudowano bardzo ważną gospodarczo Magistralę Węglową: Tarnowskie Góry – Herby – Karsznice – Inowrocław – Kościerzyna – Gdynia. W Tarnowskich Górach zbudowano wówczas największy węzeł kolejowy w Polsce. W późniejszych latach uzupełniano istniejącą sieć bocznicami, doprowadzając linie kolejowe do zakładów przemysłowych – szczególnie do tych, które wytwarzały produkty masowe o dużym tonażu. Doprowadziło to do powstania najgęstszej sieci kolejowej w naszym kraju – w centralnej części obecnego województwa przekraczała ona 40 km na 100 km2.

W latach powojennych odbudowano tory (zniszczone w około 30% w czasie wojny) oraz przebudowano szlaki, wprowadzając trakcję elektryczną. W latach 70. XX w. zbudowano dwie ważne linie: Centralną Magistralę Kolejową (CMK) i Linię Hutniczo-Siarkową (LHS). CMK to oddana do użytku w 1977 roku linia dostosowana do dużych prędkości, łącząca Zawiercie z Grodziskiem Mazowieckim, która umożliwiała szybkie zaopatrzenie Warszawy w węgiel. Natomiast LH-S to linia szerokotorowa wybudowana (między innymi) w celu zaopatrzenia „Huty Katowice” w ukraińską rudę żelaza. Łączy ona Zagłębie Krzyworoskie ze Sławkowem przez Tarnobrzeg. Linia ta ma długość prawie 400 km. Terminal szerokiego toru ma połączenie z torem normalnym, co umożliwia szybki przeładunek towarów. Jego lokalizacja, połączenia kolejowe i drogowe oraz wyposażenie techniczne umożliwiające przyjęcie w ciągu doby 18 pociągów towarowych o ładunku 4 tys. ton każdy, daje mu wyjątkową pozycję w skali europejskiej. Zmniejszenie zapotrzebowania na rudę żelaza w końcu XX w. ograniczyło znaczenie LH-S. Obecnie wdrażana jest nowa koncepcja – wykorzystania tej linii do przewozu większości towarów zza wschodniej granicy, kierowanych nie tylko do Polski ale także do innych państw Unii Europejskiej. W Sławkowie ma powstać międzynarodowe centrum logistyczne do obsługi przeładunku kontenerów i przepływu towarów między Azją, Polską a Europą Zachodnią. Jest to największa inwestycja w województwie śląskim w ostatnich latach. Na 150 ha mają powstać bazy rozładunkowe, przeładunkowe, kontenerowe, składy celne, place i rampy ładunkowe.

Pomimo wyraźnego spadku znaczenia transportu kolejowego na rzecz transportu drogowego, w województwie śląskim transport ten odgrywa nadal istotną rolę. Zadecydowały o tym – silnie rozwinięty przemysł, duże nagromadzenie ludności oraz fakt, że przez województwo przebiegają linie komunikacyjne o znaczeniu ogólnokrajowym i międzynarodowym. Łączna długość linii kolejowych normalnotorowych wynosi 1703 km, co oznacza, że na 100 km2 przypada ich 15,3 km (rok 2007). Nigdzie w Polsce wskaźnik ten nie jest tak wysoki. Zdecydowana większość to linie zelektryfikowane. W województwie śląskim realizuje się około 50% krajowych przewozów kolejowych.

Z górnośląskiego węzła kolejowego rozchodzi się w różnych kierunkach 12 linii kolejowych. Ważnym szlakiem transportowym jest wspomniana bezkolizyjna Centralna Magistrala Kolejowa do Warszawy, która jako pierwsza umożliwiła kursowanie pociągów z szybkością 160 km/godzinę. Ma ona długość 224 km i obecnie jest modernizowana. Podróż pociągiem InterCity z Warszawy do Katowic zajmuje niespełna trzy godziny. Katowice posiadają bezpośrednie połączenia kolejowe z takimi miastami, jak: Berlin, Wiedeń, Bratysława, Praga, Hamburg. Z Tarnowskich Gór do Gdyni prowadzi Magistrala Węglowa, natomiast do Szczecina prowadzą dwie trasy – jedna przez Wrocław, druga przez Poznań. Wielkimi przeładunkowymi węzłami kolejowymi są Tarnowskie Góry i Łazy. Ze względu na położenie województwa dużą rolę odgrywają tu przewozy tranzytowe, także międzynarodowe. Do 21 grudnia 2007 roku funkcjonowały tu cztery kolejowe przejścia graniczne: Zebrzydowice – Piotrowice, Chałupki – Bohumin, Zwardoń – Skalite, Cieszyn – Czeski Cieszyn.

TAB. Połączenia kolejowe Eurocity oraz Intercity w województwie śląskim w 2008 roku (wg rozkładu jazdy pociągów PKP)
Rodzaj połączenia Połączenie Nazwa pociągu
EUROCITY Warszawa - Katowice - Wiedeń "Polonia"
Warszawa - Katowice - Wiedeń "Sobieski"
Warszawa - Katowice - Praga "Praha"
INTERCITY Bielsko-Biała - Katowice - Warszawa "Baczyński"
Bielsko-Biała - Katowice - Warszawa "Pilsko"
Bielsko-Biała - Katowice - Warszawa ""Ondraszek"
Gliwice - Katowice - Warszawa "Korfanty"
Gliwice - Katowice - Warszawa "St. Wysocki"
Kraków - Katowice - Berlin - Hamburg "Wawel"
Wrocław - Gliwice - Katowice - Warszawa "Górnik"
Wrocław - Gliwice - Katowice - Warszawa "Odra"