Termin „szyna ciężka” ma różne znaczenia w zależności od regionu świata. Ogólnie rzecz biorąc, kolej ciężka jest definiowana jako system transportu pociągów międzymiastowych, który kursuje po wydzielonych torach, które mają oddzielne pierwszeństwo przejazdu. Niektórzy Amerykanie używają tego terminu również w odniesieniu do szybkiego tranzytu, takiego jak podwyższone tory metra w Nowym Jorku i Chicago. To amerykańskie zastosowanie ma na celu odróżnienie tych systemów od innych systemów transportu publicznego, które mogą dzielić drogę z ruchem ulicznym.
Zazwyczaj ciężkie tory kolejowe są obsługiwane z jednego miasta do drugiego przez jednego operatora pociągu, ale ta firma może zezwolić innym firmom na korzystanie z torów. W ten sposób operatorzy mogą tworzyć sieć użytecznych torów bez konieczności ich osobistego układania. Ponieważ tory są współdzielone przez wielu operatorów, rozstaw torów jest znormalizowany, aby zapewnić, że wszystkie pociągi zmieszczą się na nich. Korzystanie z torów jest również starannie zaplanowane, aby uniknąć kolizji.
W przeciwieństwie do kolei miejskiej, kolej ciężka obsługuje nie tylko pasażerów, ale także fracht. Same pociągi mogą być cięższe lub lżejsze niż te używane w transporcie miejskim i zwykle są wolniejsze. Przeznaczone są również do długich podróży, z pociągami osobowymi oferującymi łazienki, wagony restauracyjne i miejsca do spania. Pociągi te mogą być bardzo długie i nieporęczne, więc nachylenie na ciężkiej szynie jest celowo utrzymywane na niskim poziomie, aby pociągi nie musiały wspinać się po stromych górach lub szybko zjeżdżać. Tory są również zazwyczaj delikatnie zakrzywione, dzięki czemu pociągi nie przewracają się, gdy skręcają z dużą prędkością.
Ponieważ ciężkie tory kolejowe przebiegają na oddzielnym pasie drogowym, pociąg rzadko musi radzić sobie z ruchem pojazdów. Wyjątek od tej reguły występuje na przejazdach kolejowych, gdzie pociąg może być zmuszony do przejechania przez publiczną arterię, aby dotrzeć do miejsca przeznaczenia. W takim przypadku pociąg zazwyczaj ma pierwszeństwo, chociaż zwalnia przed dotarciem do skrzyżowania, aby zapewnić zatrzymanie wszystkich samochodów w pobliżu. Dla kierowców czekanie na przejeździe kolejowym może być frustrujące, gdy pociąg jest wyjątkowo długi.
Szczególnie w Stanach Zjednoczonych niegdyś królowała ciężka kolej, z tysiącami mil torów kolejowych przecinających cały kraj. Wraz z rozwojem transportu ciężarowego zmniejszyło się wykorzystanie kolei ciężkich, chociaż wiele towarów nadal jest transportowanych koleją. Niektórzy entuzjaści pociągów czule myślą o tej epoce i poświęcają dużo czasu i energii na badanie ciężkich systemów kolejowych. Wielu z tych entuzjastów pociągów również bardzo lubi jeździć pociągiem, woląc pociąg od jazdy, latania i autobusów, ponieważ pozwala im powoli rozkoszować się krajem podczas podróży.