Udviklingen af jernbanenettet – og siden afviklingen af dele af det – har haft kolossal betydning for bystrukturen i Danmark. Selv om man har kendt til skinnebåren transport siden 1500-tallet, var det først med dampmaskinens opfindelse, at der kom skred i jernbanebygningen. I 1830 åbnedes den første jernbane med regelmæssig passagertransport mellem Liverpool og Manchester i England. Allerede i 1847 åbnedes den første jernbane på det nuværende danske territorium, mellem København og Roskilde. Jernbanerne gav en stor effektivisering af rejsetiden mellem landsdelene, særligt efter at det blev muligt at føre togvogne ombord på færgerne over Lillebælt og Storebælt sidst i århundredet.
De Danske Statsbaner (DSB) dannedes i 1885, og staten drev herefter de større banestrækninger, men en stor del af landets mange baner blev fremmet gennem de tre store jernbanelove fra 1894, 1908 og 1918, der indeholdt hjemmel til anlæg og drift af privatbaner og sikrede en anseelig statslig medfinansiering til private anlæg af jernbaner. Jernbanenettet udvikledes med stor hast i anden halvdel af 1800-tallet med en kombination af private og offentlige investeringer. Mange mindre og mellemstore danske byer skylder direkte jernbanen deres eksistens.
I perioden 1920-70 nedlagdes til gengæld mange baner, der forbandt de mindre byer og landdistrikter. Det var forårsaget af manglende efterspørgsel på togrejser her, ikke mindst pga. privatbilismen, men det fik stor betydning for de byer, der stod tilbage uden station, og deres opland. Selv om mange baner er nedlagt, udgør baner ejet af private eller af regionale trafikselskaber stadig en stor del af banenettet i Danmark.
I dag er toglinjerne få, men til gengæld relativt effektive. En togtur fra København til Odense tager i bedste fald en time og et kvarter, mens turen Odense-Aarhus kan gøres på lige godt halvanden time. Det er en politisk vision – vedtaget af Folketinget i 2013 – at togrejser mellem landets fire største byer skal kunne gøres på én time mellem hver by, men det har vist sig, at der er tekniske og økonomiske problemer, som giver denne model lange udsigter.
Også ved jernbanerne har den ændrede teknologi og økonomiske omstændigheder betydet, at der blev infrastruktur »tilovers«, når baner er blevet nedlagt. I mange tilfælde er de nedlagte banestrækninger blevet til rekreative elementer i landskabet, såkaldte banestier, hvor man kan gå, cykle og ride ad de gamle spor, der går på tværs gennem landskabet. Særligt for cyklister er disse spor meget attraktive, idet hældningen er ganske lille.
Det overordnede jernbanenet synes ganske stabilt nu. Til gengæld er bybanerne i vækst, særligt i form af metro (i København) og letbaner i de større byer (Aarhus, Odense, Københavns vestegn). I Aalborg er nye hurtigbusser trådt i stedet for den ønskede letbane. Disse transportformer er særligt rettet mod at understøtte miljørigtig og effektiv persontrafik i storbyerne.
