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  蒙古縱貫鐵路由西伯利亞鐵路的烏蘭烏德引出,縱貫蒙古國,途經蘇赫巴託、達爾汗、烏蘭巴托、賽音山達、扎門烏德等城市,並在二連浩特與中國大陸內蒙古接軌,經集二鐵路延續至烏蘭察布。其中蒙古國境內總長約為1110公里,採用1520毫米的寬軌,進入中國則變更為標準軌。該線路有幾條支線,分別通往銅礦產區額爾登特、煤礦產區沙爾河、納來哈、巴彥諾爾、螢石礦產區巴彥溫都爾,以及前蘇聯的軍事基地宗巴音。  蒙古國東北部還有一條由俄羅斯邊境往鄂倫察布-喬巴山-塔木察格布拉克鐵路及其支線鄂嫩-喬巴山鐵路,前者全長557公里,於1939年建成,最初主要用作戰爭時期方便蘇聯-蒙古國聯軍對抗日本。但該線喬巴山-塔木察格布拉克()段現已拆毀,僅存路基;後者為全長190公里的單線鐵路,是蒙古國東部主要的交通幹線。該線路還有一條支線通往鈾礦產區馬岱,但線路同樣已被拆毀,並在1990年代末至2000年代初出售。  在國內運輸方面,每天會有列車由烏蘭巴托向北開往達爾汗、蘇赫巴託和額爾登特;向南開往扎門烏德、喬伊爾和賽音山達;以及由喬巴山向北開往俄羅斯邊境。國際聯運方面,每週一班的3/4次列車和一週一班的K23/24次列車可由蒙古國直達中國大陸北京或俄羅斯莫斯科,此外,烏蘭巴托鐵路局還開行前往中國大陸呼和浩特、二連浩特及俄羅斯烏蘭烏德、納烏什基等地的過境旅客聯運列車。蒙古鐵路對中國到俄羅斯的過境貨物運輸實行優惠,建材、集裝箱、機械裝置、化工品貨物等將按運輸價的60%收費。同時,從俄羅斯到中國大陸的過境貨物的運輸價格也會得到不同程度的優惠。由於蒙古國屬山國,鐵路的主要部分途經山區,這些位於海拔600-1700米,造成了蒙古國鐵路多急彎和陡坡,因此限制了火車的執行速度和載重量。蒙古國貨車的平均時速為75公里/小時,載重量為2800-3400噸。  蒙古國在2010年起啟動新鐵路計劃,該計劃分為三個階段。第一階段是建設連線南部戈壁地區戰略大礦的橫貫鐵路,即從南戈壁省省會達蘭扎德嘎德開始,經塔旺陶勒蓋煤礦、查幹蘇布拉格銅礦、宗巴音至東戈壁省,與連線中國和俄羅斯兩國的蒙古縱貫鐵路相接,再經蘇赫巴托爾省最終到達東方省省會喬巴山,全長1100多公里,計劃兩年時間建成。該條鐵路修通後,可直接通往俄羅斯港口海參崴,併成為蒙古國的第二個出海口,之前主要從中國大陸天津港進出貨物。第二、第三階段修建的線路將向南部和西部延伸,全長3000多公里。全部計劃完成後,基本上可以形成連線蒙古國各地的鐵路運輸網。

  由於蒙古國鐵路尚未實現電氣化,烏蘭巴托鐵路局完全依靠柴油機車牽引。最常見的機車為M62型柴油機車的變體,包括5組經過改造的2Zagal型柴油機車()。其它牽引機車包括TEM2和2TE116型柴油機車的變體、東風4D型柴油機車衍生的CKD4B型柴油機車、以及從通用電氣公司租借的DASH-6型柴油機車和進化型柴油機車。2010年10月,烏蘭巴托鐵路局向運輸機械控股集團訂購了35組2TE116型柴油機車,並於2011年2月開始交付。
蒙古國鐵路運輸在蒙古國的國民經濟中,特別是貨物運輸和旅客長途運輸中發揮著重要作用。由於蒙古國是全球最大的內陸國之一,其北臨俄羅斯,南靠中國,因此鐵路運輸是蒙古國發展經濟及對外貿易最重要的交通手段。據官方統計,在2007年,鐵路運輸承擔了蒙古國93%的貨運及43%的客運週轉量。這主要是基於該國公路、水路及航空運輸系統的不完善。儘管如此,蒙古國仍是全球鐵路網密度最低的國家之一,其鐵路運營總里程為1815公里,使用與俄羅斯同一標準的1520毫米寬軌。目前,蒙古鐵路系統共有僱員12500人,其官方運營商是烏蘭巴托鐵路局(),傳統上也被稱作蒙古鐵路(),統管蒙古全國的鐵路及國際聯運業務,俄鐵集團擁有其50%的股權。