Ένας διηπειρωτικός σιδηρόδρομος είναι ένα σιδηροδρομικό σύστημα που διασχίζει μια ολόκληρη ήπειρο, καταλήγοντας σε μια θάλασσα ή σε άλλα ηπειρωτικά σύνορα. Αυτά τα σιδηροδρομικά συστήματα ήταν κάποτε η κορυφή της ανθρώπινης τεχνολογικής καινοτομίας και ακόμη και σήμερα αποδεικνύονται χρήσιμο και βολικό μέσο μεταφοράς για πολλούς. Οι διηπειρωτικοί σιδηρόδρομοι εξακολουθούν να υπάρχουν σε όλο τον πλανήτη και βλέπουν τακτική χρήση τόσο για επιβατικές όσο και για εμπορευματικές μεταφορές.
Πολλοί ιστορικοί θεωρούν την κατασκευή του Αμερικανικού Πρώτου Διηπειρωτικού Σιδηροδρόμου ως μια στιγμή ορόσημο στην ιστορία των ΗΠΑ. Χτισμένος τη δεκαετία του 1860, ο σιδηρόδρομος ένωσε τα καλλιεργημένα καταφύγια της Ανατολικής Ακτής με τις ανοιχτές, ακμάζουσες ερημιές της Δύσης, εξαλείφοντας εξαντλητικούς μήνες επικίνδυνων ταξιδιών για χιλιάδες ταξιδιώτες. Αυτός ο διηπειρωτικός σιδηρόδρομος διέσχιζε στην πραγματικότητα μόνο περίπου τη μισή χώρα απευθείας. ο ανατολικός τερματικός σταθμός στην Ομάχα της Νεμπράσκα συνδέθηκε με ένα ήδη υπάρχον δίκτυο ανατολικών σιδηροδρόμων. Μόλις το 1869 ο σιδηρόδρομος ήρθε σε επαφή με τον Ειρηνικό Ωκεανό, καθώς το αρχικό δυτικό τέρμα ήταν πάνω από 100 μίλια (161 χλμ.) από τον Ειρηνικό στην πρωτεύουσα της Καλιφόρνια, Σακραμέντο.
Ενώ ο Αμερικανικός Διηπειρωτικός Σιδηρόδρομος χαιρετίστηκε ως μια φωτεινή στιγμή της αμερικανικής τεχνολογικής υπεροχής, ο ίδιος ο σιδηρόδρομος αποδείχθηκε εμπορική αποτυχία. Οι ισχυροί βαρόνοι του σιδηροδρόμου που διέθεταν τη διαδρομή σύντομα έμαθαν ότι το κόστος συντήρησης μιας διαδρομής που περνούσε από δεκάδες καιρικές και υψομετρικές ζώνες ήταν πολύ πιο ακριβό από ό, τι είχαν αρχικά προγραμματίσει. Αν και ένωσε μια χώρα, ο σιδηρόδρομος σύντομα ερήμωσε. Αν και τμήματα του σιδηροδρόμου παραμένουν σε λειτουργία τον 21ο αιώνα, δεν χρησιμοποιείται πλέον ως διηπειρωτική διαδρομή.
Ο Υπερσιβηρικός σιδηρόδρομος, που συνδέει τη Μόσχα με τη Θάλασσα της Ιαπωνίας, αντιμετώπισε πολύ πιο σκληρά κλίματα από την αμερικανική προσπάθεια, αλλά αποδείχθηκε πολύ πιο ανθεκτικός με την πάροδο του χρόνου. Ξεκινώντας το 1891, αυτός ο διηπειρωτικός σιδηρόδρομος έχει υποστεί λίγο πολύ συνεχή κατασκευή και βελτίωση, καθιστώντας μια από τις πιο γνωστές σιδηροδρομικές διαδρομές στον κόσμο. Στον 21ο αιώνα, οι χρόνοι διέλευσης από τον Ειρηνικό στα δυτικά σύνορα της Ρωσίας χρειάζονται περίπου 12 ημέρες διέλευσης.
Στην Αυστραλία, ο μεγάλος Υπεραυστραλιανός σιδηρόδρομος αντιμετώπισε ενδιαφέροντα σχεδιαστικά προβλήματα καθώς λειτούργησε κατά μήκος της θανατηφόρας πεδιάδας Nullabor στις αρχές του 20ού αιώνα. Η κύρια ανησυχία ήταν ότι οι επιμέρους πολιτείες της Αυστραλίας διέθεταν συγκεκριμένα περιτυπώματα σιδηροδρόμων, κανένα από τα οποία δεν ταιριάζει μεταξύ τους. Η ταχύτητα της διαδρομής υπέφερε πολύ εξαιτίας αυτού του ζητήματος, το οποίο ανάγκασε τους επιβάτες και τα εμπορεύματα να εκφορτώνονται και να φορτώνουν σε διαφορετικές ατμομηχανές κάθε φορά που το μέγεθος του μετρητή μετατοπίζεται. Στη δεκαετία του 1970, ολοκληρώθηκε η τυποποίηση αυτού του νοτιότερου διηπειρωτικού σιδηροδρόμου, επιτρέποντας ένα χαλαρό ταξίδι από το Port Augusta στα νοτιοανατολικά, στο Kalgoorlie στα δυτικά.