Le matériel roulant utilisé sur le Transilien est issu d'une longue évolution du matériel de banlieue.
Au 1er janvier 1991, le parc compte 3430 caisses formant pour l'essentiel des automotrices, mais également des rames tractées dont 400 voitures de type RIB, 250 RIB/RIO et 589 VB 2N, avec un âge moyen de 13,8 ans. La livraison massive des automotrices à deux niveaux Z 20500 permet de compléter le parc de plusieurs lignes et de radier d'anciens matériels comme les Z 5100 et d'amorcer la radiation des RIB datant des années 1960. Pour l'ouverture du RER E en 1999, cinquante-trois rames Z 22500, similaires esthétiquement aux MI 2N Altéo de la RATP, sont livrées et permettent de réformer complètement les rames RIB 60.
Ultime évolution, cinquante-quatre rames Z 20900, plus modernes et plus confortables que les Z 20500 dont elles dérivent, sont livrées de 2001 à 2004. Elle permettent de supprimer les Z 5300 inox du RER C et d'amorcer la radiation des plus anciennes Z 6100 du réseau Nord. De 2004 à 2009, plusieurs matériels sont modernisés, mais aucune livraison de matériel voyageurs neuf n'a lieu.
En 2010, le réseau ferroviaire francilien (hors lignes RATP) compte 3783 kilomètres de voies, plus de 400 gares et près de 500 passages à niveau. Ce réseau, qui représente un peu plus de 10 % du réseau ferré national (30 000 km de voies), voit circuler quotidiennement 7500 trains, soit le tiers du trafic ferroviaire en France, et transporte au total 2,7 millions de voyageurs quotidiens. Sur l'ensemble de ces circulations, plus de 5700 trains de banlieue (soit environ 75 % du trafic régional), dits Transilien, circulent chaque jour ouvrable, ce qui est proche du nombre total de trains TER circulant dans toutes les autres régions de France, au nombre de 6300 par jour. Les déplacements sont à 60 % liés à l'activité professionnelle, mais cette part ne cesse de diminuer au fil des ans au profit des déplacements liés aux loisirs. Cette évolution impose une modification des dessertes, au profit des heures creuses, des soirées et des week-ends.
Pour l'essentiel, le réseau fonctionne de 5 h du matin à 0 h 30, 365 jours par an. Afin de maintenir une continuité de la desserte de nuit, un service complémentaire sur route a été mis en place, les « bus de nuit », à partir de septembre 2000. Ce service a été repris par le STIF avec le réseau RATP équivalent en septembre 2005, et rebaptisé « Noctilien ». Il compte trente-cinq lignes dont huit sont exploitées par la SNCF.
Les lignes de RER (à l'exception de la ligne E) présentent la particularité de traverser Paris de part en part, évitant ainsi des correspondances aux usagers selon leur parcours. Transilien exploite intégralement les lignes C, D et E du RER. Les lignes A, entre Nanterre-Préfecture et Cergy/Poissy, et B nord (au nord de la gare du Nord) sont également exploitées par Transilien et font donc partie de son réseau, même si elles sont également en partie exploitées par la RATP sur leurs autres tronçons.
Le métro de Paris et les trois premières lignes de tramway (T1, T2, T3) complètent le réseau ferroviaire d'Île-de-France et sont exploitées par la RATP. En revanche, la ligne 4 du tramway est gérée par la SNCF et fait partie intégrante du réseau Transilien.
Type | Ligne | Exploitant | Nombre de gares (2006) | Longueur en km (2006) | Nombre de trains/jour (2006) | Nombre de voyageurs/jour (2006) | Matériel utilisé (2010) |
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![]() | SNCF/RATP | 46 (12/34) | 108 | 580 | 1 000 000 | MS 61 - MI 84 - MI 2N | |
![]() | SNCF/RATP | 47 (16/31) | 80 | 540 | 600 000 | MI 79 - MI 84 | |
![]() | SNCF | 84 | 187 | 570 | 455 000 | Z 5600 - Z 8800 - Z 20500 - Z 20900 | |
![]() | SNCF | 59 | 197 | 440 | 550 000 | Z 20500 | |
![]() | SNCF | 21 | 52 | 430 | 210 000 | Z 22500 | |
SNCF | 46 | 111 | 360 | 150 000 | Z 6100 - BB 17000 + RIB/VB 2N - Z 20500 - Z 20900 - Z 50000 | ||
SNCF | 47 | 235 | 445 | 193 000 | BB 17000 + RIB - BB 27300 + VB 2N - Z 20500 | ||
SNCF | 10 | 61 | 36 | 10 300 | Z 6100 - Z 20500 - BB 17000 + RIB/VB 2N | ||
SNCF | 38 | 78 | 650 | 155 000 | Z 6400 - Z 20500 | ||
SNCF | 34 | 117 | 275 | 80 000 | Z 5300 - BB 27300 + VB 2N | ||
SNCF | 40 | 257 | 230 | 83 000 | BB 17000+RIB - Z 20500 - B 82500 | ||
SNCF | 21 | 150 | 50 | 51 000 | Z 5300 - Z 5600 - Z 20500 | ||
SNCF | 10 | 31 | 94 | 17 000 | Z 8800 | ||
![]() | SNCF | 11 | 8 | 170 | 29 000 | U 25500 |
À partir de la gare de l'Est pour la quasi-totalité, ce réseau comprend les lignes suivantes :
La gare de l'Est sert de terminus de secours en cas de problèmes d'exploitation ou de travaux entre Magenta et Haussmann — Saint-Lazare.
À partir de la Gare du Nord, ce réseau comprend les lignes suivantes :
Les sections de lignes RER suivantes sont également gérées par Paris-Nord :
À partir de la Gare Saint-Lazare, ce réseau comprend les lignes suivantes :
La gare Saint-Lazare sert de terminus de secours aux RER circulant sur les branches Cergy et Poissy en cas de problèmes d'exploitation ou de travaux sur la ligne (rupture d'interconnexion avec la RATP). Il est rare aussi que des navettes RER circulent entre Nanterre - Préfecture et Cergy/Poissy.
À partir de la Gare Montparnasse, ce réseau comprend les lignes suivantes :
À ce réseau s'ajoute le RER C au sud de la gare de la Porte de Clichy.
À partir de la gare de Lyon, ce réseau comprend les lignes suivantes :