« Réseau » est souvent utilisé comme synonyme de compagnie de chemin de fer. Cela n'est plus vrai dans certains pays, principalement l'Union européenne, où on assiste à une dissociation entre les fonctions d'exploitation et de commercialisation des services confiées à des entreprises ferroviaires, et celles de gestion du réseau, confiées à des gestionnaires d'infrastructure ferroviaire. En France, ce gestionnaire, qui gère le réseau principal, s'appelle Réseau ferré de France (RFF).
On parle aussi de « réseau » pour certains chemins de fer qui se distinguent par certaines particularités tant techniques que fonctionnelles : réseau de métro, réseau de tramway.
En France
Le terme de « réseau » a désigné aussi, en France avant guerre, les six grandes compagnies, Nord, Est, Alsace-Lorraine, PLM, PO-Midi, Ouest-État, qui ont été fusionnées en 1938 dans la SNCF. Ces réseaux ont subsisté dans l'organisation de la SNCF jusqu'en 1972, date de la création des 23 régions actuelles. l'unification des règles d'exploitation et de signalisation a demandé de nombreuses années.
L'expression « réseau express régional » (RER) a été adoptée en France lors de la réalisation, sous l'égide de la RATP au début, de lignes à gabarit standard traversant la ville de Paris en souterrain et reliant des lignes de banlieue diamétralement opposées.