O cale ferată montană călătorește peste un munte a cărui pantă este abruptă. Pentru ca un tren să parcurgă astfel de pante abrupte, pot fi folosite multe metode diferite de alpinism. Metodele utilizate cel mai frecvent includ o cale ferată cu cremalieră, o cale ferată pe cablu și o cale ferată funicular.
O cale ferată normală funcționează pe principiul aderenței. Frecarea dintre roți și șină este suficient de mare încât puterea furnizată roților să facă trenul să se miște. Frecarea încetează să fie eficientă la atingerea unei pante medii și încetează să funcționeze complet pe pante mai abrupte. Ca urmare, alte tehnici sunt folosite de căile ferate montane pentru a traversa peisajele pe verticală.
O cale ferată cu cremalieră remediază această dilemă de aderență adăugând o configurație cu cremalieră și pinion la calea ferată montană. Aceasta este o metodă condusă de locomotivă, spre deosebire de celelalte, în care o a treia șină este așezată între cele două șine normale, pe care trenul o poate prinde cu un dințat, sau roți, montate sub ea. Această șină de mijloc se numește șină de rack și are dinți care se ridică fie de pe suprafața superioară, fie din lateral. Roțile sunt montate pe partea inferioară a trenului care se blochează cu șina cu cremalieră. Rezultatul este o cale ferată montană simplă care împiedică trenul să-și piardă aderența în timp ce rulează atât în sus, cât și în jos.
O cale ferată pe cablu este un tip de cale ferată montană cu un tren atașat printr-un cablu la un motor staționar care se află la destinația ridicată. Este adesea cazul ca aceste trenuri să nu fie atașate permanent la cablu. Cablurile și mașinile pot fi schimbate de la o cale la alta, în funcție de nevoi. Trenul nu folosește un motor de locomotivă cu acest design. Căile ferate pe cablu sunt cel mai adesea folosite pe șantierele de lucru, cum ar fi mine și cariere.
Funicularul este similar cu telecabina. De asemenea, folosește un sistem montat pe cablu pentru a-și muta mașinile în sus și în jos pe o cale ferată montană. Spre deosebire de o telecabină, cablul funicularului este atașat la două vagoane, sau tramvaie, de greutate egală. În timp ce unul urcă panta, celălalt coboară, fiecare echilibrându-l pe celălalt și împiedicând orice fel de mișcare drastică. Ca urmare, este nevoie de foarte puțină energie pentru a deplasa trenurile și un simplu scripete alimentat electric este capabil să miște ambele vagoane pe calea ferată montană.