เมื่อเปรียบเทียบกับอุบัติเหตุทางรถไฟประเภทอื่น การชนกันของรถไฟเกิดขึ้นได้น้อยมาก โดยประมาณ 1 ใน 24 ของการชนกันเป็นการชนกันระหว่างรถไฟหลายขบวน^{[ 3 ] : 4} การชนกันของรถไฟมีหลายประเภท เช่น การชนประสานงา การชนท้าย และการชนด้านข้าง สาเหตุที่พบบ่อยที่สุด 3 ประการของการชนกันในรถไฟบรรทุกสินค้าล้วนเกิดจากความผิดพลาดของมนุษย์ ได้แก่ การไม่ปฏิบัติตามหรือแสดงสัญญาณ การขับรถเร็วเกินกำหนด และการฝ่าฝืนกฎของทางรถไฟสายหลัก ในบรรดาสาเหตุเหล่านี้ การใช้สัญญาณผิดวิธีคิดเป็นมากกว่าครึ่งหนึ่งของค่าเสียหายทั้งหมด^{[ 4 ]} การชนกันเป็นอุบัติเหตุทางรถไฟที่รุนแรงที่สุด ทำให้มีผู้เสียชีวิตโดยเฉลี่ย 21 รายในรถไฟโดยสาร^{[ 3 ] : 7}

นอกเหนือจากเหตุการณ์ที่ทางข้ามทางรถไฟแล้ว การตกรางเป็นอุบัติเหตุทางรถไฟที่พบบ่อยที่สุด คิดเป็นประมาณร้อยละ 18 ของอุบัติเหตุทางรถไฟทั้งหมดระหว่างปี 1996 ถึง 2017 ^{[ 3 ]} จากการศึกษาในปี 2018 สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการตกราง ได้แก่ รางและรอยเชื่อมชำรุด รูปทรงรางผิดปกติ ตลับลูกปืนชำรุด และล้อชำรุด เรียงตามลำดับความถี่^{[ 5 ]} ความเร็วเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดประเภทของการตกรางที่พบบ่อยที่สุด โดยความผิดพลาดของมนุษย์มักเกิดขึ้นที่ความเร็วต่ำกว่า 25 ไมล์ต่อชั่วโมง แต่เกิดขึ้นได้ยากที่ความเร็วอื่นๆ และปัญหาทางกลไกจะเกิดขึ้นมากที่สุดที่ความเร็วสูงกว่า^{[ 5 ] : 8} เนื่องจากอุบัติเหตุตกรางส่วนใหญ่เกิดจากปัญหาของราง การบำรุงรักษารางและการตรวจสอบรูปทรงรางจึงเป็นหนึ่งในกลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการป้องกันการตกราง^{[ 5 ] : 10}

อุบัติเหตุทางรถไฟรูปแบบอื่นๆ ได้แก่:

• เหตุเพลิงไหม้การระเบิดและการรั่วไหลของสารเคมีอันตราย (รวมถึงการก่อวินาศกรรม / การก่อการร้าย )
• คนตกจากรถไฟ (รวมถึงการกระโดดโลดเต้นบนรถไฟ ) การชนกับคนบนรางรถไฟ
• การโจมตี การยิง หรือการวางระเบิดบนรถไฟ

ความผิดพลาดของคนขับเป็นสาเหตุที่อันตรายที่สุดของการตกรางและการชนกันของรถไฟโดยสาร โดยมีผู้เสียชีวิตเฉลี่ย 21 รายเมื่อเกิดความผิดพลาดของคนขับ ความผิดพลาดของคนขับมีหลายรูปแบบ ซึ่งที่พบได้บ่อยที่สุดในรถไฟโดยสารคือการไม่ปฏิบัติตามสัญญาณ การขับรถเร็วเกินกำหนด และการไม่ปฏิบัติตามกฎของทาง รถไฟสายหลัก ^{[ 3 ] : 7} รถไฟขนส่งสินค้ามีรูปแบบที่คล้ายคลึงกัน โดยความผิดพลาดของคนขับสามประเภทหลักคิดเป็นมากกว่า 75% ของการชนกันของรถไฟขนส่งสินค้าทั้งหมด^{[ 4 ] : 8}ปัจจัยมนุษย์ รวมถึงความผิดพลาดของคนขับ พบได้มากที่สุดในช่วงความเร็ว 81-100 ไมล์ต่อชั่วโมง คุณสมบัติเช่นการควบคุมรถไฟเชิงบวกช่วยป้องกันความผิดพลาดของมนุษย์ที่พบบ่อยที่สุด เช่น การขับรถเร็วเกินกำหนดและการไม่ปฏิบัติตามสัญญาณ^{[ 3 ] : 8} ปัจจัยมนุษย์ที่เกี่ยวข้องกับระบบอัตโนมัติ เช่น การใช้ระบบอัตโนมัติโดยไม่มีการควบคุมดูแลและการไม่สนใจสัญญาณเตือน ก็เป็นที่ทราบกันดีว่าทำให้เกิดอุบัติเหตุรถไฟหลายครั้ง^{[ 6 ]}

ข้อผิดพลาดที่เกิดจากการกระทำของเจ้าหน้าที่ควบคุมสัญญาณได้แก่:

• อนุญาตให้รถไฟสองขบวนเข้าสู่ส่วนที่ ใช้งานอยู่เดียวกัน
• การใช้งานสัญญาณจุดสับรางหรืออุปกรณ์ให้โทเค็น อย่างไม่ถูกต้อง

ปัญหาเกี่ยวกับรถไฟได้แก่:

• การออกแบบที่ไม่ดี
• การบำรุงรักษาที่ไม่ดี
• ความเสียหายที่ตรวจไม่พบ
• การบรรทุกเกินพิกัด หรือสินค้าที่ไม่ได้รับการยึดตรึงอย่างเหมาะสม
• ไฟอาจลุกไหม้จากเครื่องยนต์สันดาปภายใน สายไฟ หรืออุปกรณ์ไฟฟ้า การรั่วไหลของเชื้อเพลิงหรือน้ำมันหล่อเย็น

ปัญหาด้านวิศวกรรมโยธาของทางรถไฟ ได้แก่:

• ความผิดพลาด ของราง (ทางถาวร)
• สะพานและอุโมงค์ถล่ม
• การจัดวางรางหรือทางแยก ที่ไม่ดี

สาเหตุที่คนอื่นก่อให้เกิดอุบัติเหตุรถไฟโดยไม่ได้ตั้งใจ ได้แก่: ^{[ 7 ]}

• การกีดขวางทางรถไฟโดยไม่ได้ตั้งใจ เช่น โดยยานพาหนะบนถนนหรือยานพาหนะก่อสร้างที่กำลังทำงาน

ผู้คนสามารถทำลาย วางสิ่งของ ตั้งสวิตช์ให้ชนกันโดยเจตนา ทำลายรางรถไฟ และสิ่งนี้เรียกว่าการก่อวินาศกรรมทางรถไฟ^{[ 8 ]}เหตุผลที่คนอื่นจงใจทำให้เกิดอุบัติเหตุรถไฟ ได้แก่:

• การกีดขวางทางรถไฟโดยเจตนา เช่น การใช้ยานพาหนะบนถนนหรือวัตถุ (หนัก)
• การทำลายโครงสร้างพื้นฐาน โดยเจตนา เช่นรางรถไฟจุดสับรางหรือสัญญาณไฟ
• การจงใจปรับรางสับเปลี่ยนให้ผิดตำแหน่งเพื่อส่งรถไฟไปชนกัน
• การใช้ทางข้ามทางรถไฟอย่างไม่เหมาะสม
• การบุกรุก
• การจลาจล
• การก่อการร้าย

• เส้นทางถูกกีดขวางหรือเสียหายจากดินถล่ม หิมถล่มน้ำท่วมหรือต้นไม้ล้ม
• หมอกหรือหิมะที่บดบังสัญญาณหรือตำแหน่งปัจจุบันของรถไฟ
• ใบไม้เปียก (หรือเศษใบไม้) ทำให้ทางเดินลื่น

• ความแข็งแกร่งของขบวนรถไฟ
• อันตรายจากอัคคีภัยหรือสินค้าอันตรายในขบวนรถไฟ ในยานพาหนะที่เกี่ยวข้อง หรือบริเวณใกล้เคียง
• ประสิทธิภาพของระบบเบรก
• กฎระเบียบที่ไม่เพียงพอ