Железнодорожный транспорт является важнейшей составной частью транспортной инфраструктуры Сахалинской области.
Сахалинская железнодорожная сеть по восточному побережью протянулась от г. Корсакова до районного центра п.Ноглики, а на юго-западе - от г. Холмска до п. Ильинск, соединяющаяся с восточным побережьем линией Ильинск - Арсентьевка. На севере острова эксплуатируется ведомственная железная дорога компании "Роснефть-Сахалинморнефтегаз", соединяющая поселок Ноглики с городом Охой.
Эксплуатационная длина главного пути составляет 805 км, подъездных путей - 177 км. Особенностью островной железной дороги является узкая колея - 1067 мм, которая обуславливает относительную изолированность Сахалинской железной дороги от общей сети железных дорог России.
Железные дороги острова Сахалин соединены с железнодорожной сетью России 267 -километровой морской железнодорожной паромной переправой Ванино-Холмск, на которой курсируют 4 парома.
На Сахалинской железной дороге работает около 4,8 тыс. человек, действует более 30 железнодорожных станций, парк тепловозов составляет 100 единиц, рабочий парк грузовых и пассажирских вагонов - 566 и 81 единиц соответственно. За год железнодорожный транспорт перевозит свыше 3 млн. тонн груза, в силу географического положения и климатических условий на его долю приходится 26,2% общего объема грузовых перевозок.
В структуре железнодорожных перевозок ведущее место занимает перевозка угля для нужд энергетического комплекса Сахалинской области, которая составляет до 50% всех объемов грузов. Пассажирские перевозки осуществляются по направлениям: Южно-Сахалинск - Арсентьевка - Томари, Южно-Сахалинск - Тымовск - Ноглики, а также в пригородном сообщении. В общем объеме перевозок пассажиров железнодорожный транспорт занимает немногим более 2%.
В 2005 году объем перевозки груза составил 4,3 млн. тонн и по сравнению с соответствующим периодом 2004 года вырос на 28,5%. Значительное увеличение объема перевозок железнодорожным транспортом связано с перевозкой грузов на реализацию шельфовых проектов и применения с 1 января 2005 года на линиях Сахалинской железной дороги общесетевых тарифов на все виды грузов. В 2005 году Сахалинской железной дорогой в территориальный бюджет перечислено 400 млн. руб., что составляет 114,9% к уровню 2004 года.