Железнодорожным транспортом осуществляется до 30% всех грузоперевозок внутри области. Основной объем грузовых и пассажирских железнодорожных перевозок на острове обеспечивает Сахалинская железная дорога - филиал ОАО "Российские железные дороги".
Общая протяженность железнодорожных линий на Сахалине составляет 954 км. На восточном побережье острова железная дорога проложена от г. Корсакова до п. Ноглики и составляет 651 км, на юго-западе острова - от станции Шахты (п. Горнозаводск) до п. Ильинский на 187 км. Железнодорожная ветка п. Ильинский - п. Арсентьевка соединяет западную и восточную железнодорожные линии. Особенностью дороги является узкая колея - 1067 мм.
В области действуют 34 железнодорожных станции, локомотивный парк состоит из 100 единиц, рабочий парк грузовых и пассажирских вагонов - 566 и 81 единицы соответственно, численность работающих около 5 тыс. человек.
В структуре железнодорожных перевозок ведущее место занимают уголь, лесные и строительные грузы, рыбопродукция и нефтепродукты.